REFERÁTOVÝ VÝBĚR Z REVMATOLOGIE č. 1/2003
Odborný redaktor: Prof. MUDr. Robert Bardfeld, CSc. Vydává: Národní lékařská knihovna, Sokolská 54, 121 32 Praha 2 ISSN 0034-2882 Svazek 43 Literární a technická redakce: publikační oddělení NLK tel. 296 181 802
Do čísla 1/2003 přispěli: Prof. MUDr. R. Bardfeld, CSc. MUDr. S. Hrnčířová MUDr. O. Kryštůfková Doc. MUDr. M. Kučera, CSc.
Seznam excerpovaných časopisů
Journal of Rheumatology Zeitschrift főr Rheumatologie Transplantation Proceedings
Obsah: Referáty ze zahraniční literatury Přehledné články Školicí akce v revmatologii
J.Rheum. Z.Rheum. Transplant.Proc.
Systematické roztřídění referátů A. Klinika 1. Revmatoidní artritida 2. Juvenilní chronická artritida 3. Reaktivní artritidy, revmatická horečka 4. Séronegativní spondartritidy, ankylozující spondylitida 5. Infekční a jiné artritidy 6. Dna a jiné krystalické artropatie 7. Osteoartróza kloubů a páteře 8. Difuzní choroby pojiva, systémové vaskulitidy 9. Nemoci svalstva 10. Nemoci kostí, osteoporóza 11. Mimokloubní revmatismus, fibromyalgie B. Etiopatogeneze C. Diagnostika D. Laboratorní výsledky 1. Imunologie, sérologie 2. Hematologie, morfologie 3. Biochemie 4. Rtg a jiné zobrazovací metody 5. Kloubní tekutiny 6. Experimentální studie E. Terapie 1. Analgetika 2. Nesteroidní antirevmatika 3. Léky modifikující chorobu (DMARDs) 4. Kortizonoidy 5. Farmakoterapie dny a hyperurikemie 6. Farmakoterapie osteoporózy 7. Ostatní farmakoterapie (SYSADOA) 8. Imunoterapie 9. Lokální terapie (intraartikulární injekce, masti, gely) 10. Fyzikální terapie a rehabilitace 11. Revmatochirurgie 12. Jiné
REFERÁTY A. KLINIKA 2. Juvenilní chronická artritida 1. TAKKEN, T., HEMEL, A., van der NET, J. a ost.: Aerobní vytrvalost dětí s juvenilní idiopatickou artritidou: systematický přehled. /Aerobic fitness in children with juvenile idiopathic arthritis: A systematic review./ J.Rheum., 29, 2002, č. 12, s. 1643-1647. Juvenilní idiopatická artritida (JIA) je běžně mezinárodně navrhovaný název pro klasifikaci chronické dětské artritidy. Diagnóza je potvrzena, je-li začátek artritidy před 16. rokem věku, je-li trvání příznaků delší než 6 týdnů a jsou-li jiné známé příčiny vyloučeny. Dá se rozlišit 7 zřetelných subtypů JIA. Děti s JIA bývají méně fyzicky zdatné než zdravé děti. Projevy této kloubní nemoci, jako je vleklá bolest a ztuhlost kloubu, synovitida a deformita, jsou někdy přičítány nízkým úrovním tělesné aktivity. V literatuře existují neshody, pokud jde o tzv. aerobní fyzickou zdatnost nemocných s JIA. Smyslem tohoto rozboru bylo určit, zda je aerobní fyzická zdatnost měřená během stupňovaného maximálního cvičebního testu u dětí s JIA odlišná při srovnání se zdravými dětmi a zda by tento rozdíl mohl být klinicky významný. Systematický průzkum literatury byl proveden s použitím MEDLINE, CINAHL, EMBASE a SPORTDiscus. Vhodné tituly byly konfrontovány a data z těchto publikací byla extrahována. Maximální spotřeba kyslíku (VO2peak; in ml.kg-1.min.-1) během maximálního cvičebního testu (až do volního vyčerpání) byla použita jako základní výsledek pro tento rozbor. Výsledky: v literatuře bylo identifikováno celkem 9 studií. Údaje z 5 studií (144 pacientů) byly dány do metaanalýzy. VO2peak nemocných JIA byl 21,8 % (95 % CI 13.7, 29.9) nižší, než tento u zdravých dětí (p < 0.0001). Závěry: průzkum autorů této práce ukázal, že děti nemocné JIA mají mírné až těžké oslabení ve svých VO2peak , jsou-li srovnány se zdravými dětmi, což ukazuje na významně nižší tělesnou zdatnost. Toto postižení fyzické zdatnosti může být zapříčiněno atrofií
svalových vláken. Toto by však mělo být ověřeno fyziologickými studiemi svalstva při JIA. Nemocným JIA by se měl doporučovat dlouhodobý cvičební program, směřující ke zlepšení tělesné zdatnosti, jakož i ke snížení možnosti vývoje svalové atrofie. (27 citací) Bardfeld 6. Dna a jiné krystalické artropatie 2 MÖCKEL, G., PERKA, C., BUTTGEREIT, F.: Tumorózní kalcinóza. /Tumoröse Kalcinose./ Z.Rheum., 61, supl., 2002, č. 1, s. I/60. Idiopatická tumorózní kalcinóza je řídce se vyskytující onemocnění nejasné etiologie. Častěji je pozorováno ve vztahu k renální insuficienci. Jsou popisováni 2 nemocní na hemodialýze, u nichž vzniklo těžké omezení kloubní hybnosti. Bylo zjištěno masivní ukládání kalcia periartikulárně, jako následek sekundárního hyperparatyreoidismu. U obou nemocných byla zpočátku aplikována léčba medikamenty, vážícími fosfáty, byla modifikována hemodialýza a zlepšena (upravena) dieta. Kalcinóza však progredovala. U jednoho nemocného byla provedena subtotální paratyreoidektomie. Bezprostředně po zákroku došlo během 4 týdnů k rychlému úbytku kalciových depozit na pravém rameni, levém loketním a zápěstním kloubu. Avšak na pravém kyčelním kloubu kalcinóza narůstala dále; pomocí MRT byl zjištěn její rozsah 12 x 12 x 19 cm. Biopsií byla potvrzena tumorózní kalcinóza. Později došlo k recidivě kalcinózy na rameni a na SI kloubech. Druhý nemocný chirurgický zákrok na příštítných tělíscích odmítl. Renální osteopatie, kombinace osteomalacie (nedostatek kalciferolu) a osteoklasie (nadprodukce parathormonu), může při produktu kalciumfosfátu 5,8 mmol/l vést k mimokloubním osifikacím. Ústup kalciových depozit u nemocných s tumorózní kalcinózou byl popsán, včetně autory uvedeného nemocného, jen ojediněle. Při vzniku otoku měkkých tkání v okolí kloubu je třeba provést rtg vyšetření (ev. následně MRT), aby byla ev. diagnostikována tumorózní kalcinóza. Pokud jsou tyto nálezy pozitivní, je třeba vyšetřit kalciumfosfátový metabolismus a renální funkce.
V terapii je vhodné nejprve aplikovat látky vážící fosfáty, u hemodialyzovaných upravit dialýzu a dietu. Při nedostatečném efektu této terapie by měla být provedena subtotální paratyreoidektomie. Při lokální excizi kalcifikačních mas je vysoké riziko recidiv. Kučera 7. Osteoartróza kloubů a páteře 3 BUTTGEREIT, F.: Molekulární mechanismus osteoporózy indukované glukokortikoidy. /Molecular mechanism of glucocorticoid-induced osteoporosis./ Z.Rheum., 61, supl. 1, 2002, č. 1, s. I/34. Ztráty kostní masy při dlouhodobém podávání kortikoidů jsou obvyklé a klinicky relevantní. Glukokortikoidy přímo působí negativně na osteoblasty a osteocyty; zvýšená aktivita osteoklastů vede ke snížení remodelace kosti, snížení reparace jejích „mikropoškození“ a pravděpodobně ke zvýšené kostní resorpci. Efekt PTH je v přítomnosti glukokortikoidů výraznější; vitamin D hraje méně významnou roli při vzniku osteoporózy indukované glukokortikoidy. Glukokortikoidy jsou antagonisté funkcí pohlavních žlaz a inhibují osteoanabolické působení pohlavních hormonů. Vzrůstá eliminace Ca ledvinami, snižuje se jeho reabsorpce v tubulech. To vede k negativní bilanci Ca a tím k sekundárnímu hyperparatyreoidismu. Všechny tyto efekty působení glukokortikoidů jsou již dlouhodobě pokládány za zprostředkované na molekulární úrovni, zvláště v genomech. V poslední době se zjišťuje tzv. rychlý efekt glukokortikoidů; ten není kompatibilní s výše uvedenými mechanismy působení glukokortikoidů. Nejde o genonomický efekt. Je zprostředkován interakcí glukokortikoidů s biologickou membránou buněk, buď vazbou na jejich membránové receptory, nebo fyzikálně-chemickou interakcí. Je možné, ale ještě nedostatečně prokázané, že tyto efekty hrají roli v patogenezi osteoporózy indukované glukokortikoidy. Kučera 9. Nemoci svalstva
4 PONGRATZ, D.: Dermatomyositis, polymyositis, myositis s inkluzivními tělísky – aktuální aspekty diagnostiky a terapie. /Dermatomyositis, Polymyositis, Einschlusskörpermyositis – Aktuelle Aspekte der Diagnostik und Therapie./ Z.Rheum., 61, 2002, supl. č. 1, s. I/36. Tři hlavní skupiny myozitid, vzniklých na imunitním podkladě, jsou dermatomyozitida (DM), idiopatická polymyozitida (PM) a myozitida s inkluzivními tělísky (IBM). Lze je odlišit histologicky (biopsií), zčásti také podle nálezu autoprotilátek (MAA). U DM lze zjistit v histologickém nálezu perifascikulární změny; infiltráty se zde skládají především z B a CD4 lymfocytů. Příležitostně se zjistí vaskulitida malých cév a imunohistologickými metodami uloženiny C5 B9 komplementu. Za patogenní agens PM se považují cytotoxické CD 8 lymfocyty. Ty pronikají do ještě nenekrotizovaných svalových vláken. Dochází také k expresi antigenů MHC 1. Vznik IBM je vyvoláván tvorbou filament v jádrech a jejich vyplavením do cytoplazmy s následnou cytotoxickou chronickou myozitickou reakcí. Vedle morfologické klasifikace myozitid pomáhá v diagnostice také nález antigenů. Jejich prostřednictvím lze odlišit syndromy spojené s myozitidou od myozitid autoimunitních. Vzdor získaným poznatkům není terapie imunitních myozitid zcela jednotná. Aplikují se glukokortikoidy a imunosupresiva. Pokud tato léčba není dostatečně účinná nebo vzniknou nežádoucí účinky či při rychle progredující IBM, těžké formě DM s autoprotilátkami Mi 2 a subakutní PM s autoprotilátkami SRP, se aplikují nebo k dosavadní terapii přidávají imunoglobuliny (IVIC terapie). Odpovídající studie o aplikaci imunofarmak proti jednotlivým imunogenním cytokinům nejsou ještě uzavřeny. Předneseno na 31. kongresu Německé společnosti pro revmatologii 18. – 21. srpna 2002. Kučera C. DIAGNOSTIKA
5 DÖRNER, T.: Diferenciálně diagnostické aspekty sicca symptomatologie. /Differential-diagnostische Aspekte der SiccaSymptomatik./ Z.Rheum., 61, 2002, supl. č. 1, s. I/32-I/33. Sicca symptom se může vyskytnout u řady interních a revmatických onemocnění. Sicca syndrom je chronické progredující autoimunitní onemocnění exokrinních žlaz. Je buď primární, nebo jej zjišťujeme jako sekundární u řady dalších autoimunitních chorob, jako např. u revmatoidní artritidy, systémového lupus erythematodes, progresivní systémové sklerodermie a u překryvného syndromu, primární biliární cirhózy, autoimunitní hepatitidy, sclerosis multiplex, myastenia gravis, autoimunitní tyreoiditidy, smíšené kryoglobulinemie a dalších. Nutno odlišit „sicca“ symptomatologii, která se zjistí u onemocnění, která nejsou autoimunitního původu, jako např. fibromyalgie, deprese, sarkoidóza, infekce působené viry HI a hepatitidy C. Zjistí se také u syndromu „štěp versus hostitel“ a allogenní transplantace kostní dřeně, a to poměrně často. „Sicca“ symptomatologii může vyvolat také aplikace řady více než 300 léků. K rozlišení sicca-syndromu a „sicca“ symptomů u ostatních onemocnění neautoimunitních lze užít průkazu autoprotilátek proti komplexu Ro/La nebo histologického nálezu biopsie ze rtů. Hlavní komplikací sicca syndromu (primárního) je vznik nonhodgkinovského lymfomu, jehož časné stadium je předmětem aktuálního výzkumu. Předneseno na 31. kongresu Německé společnosti pro revmatologii, 18. – 21. srpna 2002. Kučera E. TERAPIE 12. Jiné 6 WULFFRAAT, M., de KLEER, I., BRINKMAN, D. a ost.: Transplantace autologních kmenových buněk u nezvládnutelné juvenilní idiopatické artritidy: nynější výsledky a perspektivy. /Autologous stem cell transplantation for refractory juvenile idiopathic
arthritis: Current results and perspectives./ Transplantation Proceedings, 34, 2002, č. 7, s. 2925-2926. Chronická zánětlivá autoimunitní onemocnění, jako je dětská systémová juvenilní idiopatická artritida (JIA nebo Stillova nemoc), mohou představovat vážnou destruktivní a dokonce životu nebezpečnou nemoc. Nynější léčba zahrnuje stále silnější imunosupresivní léky nebo jejich kombinace. Vedlejší účinky prolongované imunosuprese a závažnost rezistentní nemoci vybídly klinické a vědecké pracovníky, aby hledali nové možné způsoby léčení. Byla navržena transplantace autologních kmenových buněk (auto-SCT) jako možná léčba těžkých autoimunitních nemocí, jako je revmatoidní artritida, sclerosis multiplex, systémová skleróza a systémový lupus erythematosus. Od roku 1996 podstoupilo auto-SCT více než 500 pacientů s různými autoimunitními nemocemi a mezi nimi velmi omezený počet dětí. Zkušenost s auto-SCT při dětských revmatických nemocech je velmi omezená. V centru, kde pracují autoři, léčili 18 dětí s těžkou nebo polyartikulární JIA. Kritériem pro zařazení byla nepochybná progresivní aktivita nemoci přes použití vysokých dávek kortikosteroidů (> 0,3 mg/kg/den – nutné pro zvládnutí příznaků), metotrexátu, cyklosporinu, cyklofosfamidu a anti-TNF (byl-li vhodný). Do EBMT registru bylo nahlášeno 43 pacientů s JIA z 12 evropských transplantačních center. První zkušenost s dětmi s těžkou JIA, které byly léčené pomocí auto-SCT, byla publikována již dříve. Autoři této práce podávají zprávu o rozšíření studie v Nizozemí, která teď zahrnuje 18 dětí s JIA, jež byly sledovány od 6 do 58 měsíců. Studie byla zahájena v roce 1997. Z těchto dětí mělo 15 systémovou JIA a 3 polyartikulární JIA. Všechny měly progresivní aktivitu nemoci trvající déle než 3 roky. Klinickými charakteristikami byly u všech dětí průběh polyartritidy s erozemi, osteoporózou, opožděným vzrůstem, jakož i s obdobími skákající horečky a vyrážkou. Většina trpěla vedlejšími účinky v souvislosti s podáváním steroidů. Průměrný časový interval mezi diagnózou a transplantací byl 6 let (rozmezí 24 až 137 měsíců). Výsledky sledování: 8 pacientů nemuselo užívat žádné léky po dobu 24 až 58 měsíců sledování a měli více než 50% pokles skóre CHAQ, dále globální odhad lékařem a otok kloubů. FW a CRP se vrátily k normě. U 4 dětí byla jen částečná odpověď s 30% zlepšením
nemoci. Dále 4 pacienti vykazovali úplný relaps nemoci za 3 až 8 měsíců po auto-SCT a byla jim zase nasazena antirevmatika. Zbylých 7 vykazovalo více než 50% zlepšení. Dva nemocní zemřeli na syndrom aktivace makrofágů (MAS). První z nich měl tento syndrom indukovaný virem EBV 4 měsíce pro auto-SCT. V době infekce tímto virem byla u pacienta JIA v remisi. Další případ fatálního MAS nastal 18 dní po transplantaci, zatímco byl stále v kompletní aplazii. Výskyt MAS při JIA po auto-SCT může být způsoben deplecí T-buněk rezultující při neadekvátním řízení aktivace makrofágů. Závěr: Auto-SCT indukuje u této skupiny těžce nemocných pacientů velmi signifikantní a „bezlékovou“ remisi nemoci, a to u většiny nemocných, nicméně vede také k významnému riziku vývoje fatálního MAS. Proto je nutno identifikovat faktory, které mohou predisponovat jednotlivce k MAS, jako je virová infekce. Dále se doporučuje méně hluboká deplece T-buněk, dohled na systémovou nemoc před transplantací, jakož i pomalé snižování dávky steroidů po auto-SCT. Bardfeld 7 GROMNICA-IHLE, E.: Antikoagulační terapie u antifosfolipidového syndromu – postup v obvyklých a v problematických situacích. /Antikoagulation bei AntiPhospholipid-Syndrom - das Vorgehen in der Standard und in der Problemsituation./ Z.Rheum., 61, 2002, č. 1, supl., s. I/28. Optimální terapii antifosfolipidového syndromu (APS) nelze jednoznačně určit, chybí větší studie. U nemocných s akutními cévními uzávěry možno užít fibrinolýzy (pokud není v daném případě kontraindikována). Pak je vhodné a úspěšné u flebotrombóz navázat dlouhodobé podávání antikoagulancií, kumarinových derivátů. Po vynechání této antikoagulační terapie dochází k retrombózám během prvního roku. U arteriálních trombóz s vysokými titry ACLA a LA je třeba rovněž počítat s recidivujícími trombotickými komplikacemi. Je třeba zvážit antikoagulační léčbu s cílem zabránit agregaci trombocytů. Problémem je současný vznik (výskyt) trombocytopenie a trombózy. Doporučuje se při hodnotách trombocytů 50-100 Gpt/l snažit se o dosažení INR v mezích 2-3. Při poklesu trombocytů pod 50 Gpt/l podávat kortikoidy. Při rezistenci na aplikaci kortikoidů byl
popsán pozitivní efekt Dapsonu, Danazolu a chlorochinu na počet trombocytů. Při vzniku „katastrofického“ APS je možno aplikovat fibrinolýzu a plazmaferézu. U žen s aborty v anamnéze a s pozitivním nálezem aPL se doporučuje následující postup: při zjištění gravidity užívat acidum acetylosalicylicum 75 mg/den. Při objevení srdečních tonů dítěte přidat nefrakcionovaný heparin (např. 5000 j/12 hod.). Aplikaci kyseliny acetylosalicylové možno ukončit ve 34. týdnu těhotenství, v heparinizaci pokračovat. Pokud není tato léčba účinná nebo pokud přetrvává trombocytopenie rezistentní na kortikoidy, je možno aplikovat vysoké dávky imunoglobulinů i.v. spolu s nízkými dávkami kyseliny acetylosalicylové. Ženy s nálezy aPL nemají užívat antikonceptiva obsahující estrogeny. Předneseno na 31. kongresu Německé revmatol. společnosti, 18.21. srpna 2002. Kučera PŘEHLEDNÉ ČLÁNKY
DIABETES MELLITUS I. TYPU – AUTOIMUNITNÍ INZULITIDA (Nové možnosti léčby či oddálení manifestace onemocnění?) Kučera, M., Kratochvíl, P., Carvátová, J. Diabetes mellitus I. typu (DM I.) je v současné době pokládán za autoimunitní inzulitidu (AII), při níž dochází k postupné destrukci β buněk (B buněk) produkujících inzulin a k postupnému vývoji onemocnění. Doba od počátků scestné imunitní reakce až po trvalou klinickou a laboratorní manifestaci DM I. se odhaduje na měsíce až roky. DM I. vzniká u disponovaných osob, u nichž lze obvykle prokázat nálezy určitých typů HLA systému, zakódovaných v genech. Uvádí se spojení s HLA DR 3 a DR 4; v poslední době podle nálezů pomocí molekulární genetiky je zdůrazňována především asociace s HLA DQ 2 (alely DQB1 0201) a DQ 8 (alely DQB1 0302).
Dispozice ke vzniku DM I. je zakódována v genech také mimo HLA systém (non-HLA), a to především v oblasti lokusu pro inzulin. Naopak osoby se zakódovaným HLA DR2 a DQ 6 (alela DQB1 0602) údajně k DM I. nedisponují. Vznik AII možno podle literárních údajů rozdělit na: 1. fázi, kdy na genetickém podkladě dochází působením mechanismů (patol. stavů, chorob), ke spuštění autoimunitní reakce (AII), 2. fázi probíhající inzulitidy (AII) bez klinické a laboratorní symptomatologie DM I., a to i v období zátěžových stavů (nízký počet destruovaných β buněk), 3. fázi „porušené glukózové tolerance“, kdy při závažných onemocněních, psychických stresech, ev. dalších zátěžích organismu lze zjistit přechodné laboratorní i klinické příznaky DM (obvykle mírné); destruován je již výraznější počet β buněk, 4. fázi manifestního DM I., kdy je zničeno kolem 80 % β buněk. Imunologické změny při AII. Scestný imunologický děj je patrně vyvolán některými pro organismus patogenními procesy (mechanismy). Uvažuje se o virových onemocněních, působených viry coxackie, chřipky, parotitidy, rubeoly, adenoviry, dále pohlavními hormony v pubertě, graviditě, o vlivech toxických, nutričních, dalších závažných onemocněních, psychických stresech apod. Předpokládá se geneticky zakódovaná dispozice (viz výše). Nejprve dochází k infiltraci β buněk prezentujícími antigeny (APC) a aktivovanými TH lymfocyty, především TH 1, produkujícími prozánětlivé cytokiny (uváděny především interferon gama - INF γ a tumor nekrotizující faktor - TNF). Prozánětlivé cytokiny působí progresi AII, aktivují další T lymfocyty, vyvolávají další expresi HLA antigenů na povrch buněk, aktivují makrofágy a adhezivní molekuly. Jako hlavní antigeny, které se uplatňují při vzniku AII, jsou označovány dekarboxyláza kyseliny glutamové, tyrozinová fosfatáza a inzulin, proti nimž vznikají protilátky (GADA, ICA, IA, IA-2, IA-A). Podle některých autorů nepůsobí tyto protilátky patogenně, ale slouží jako markery AII, což by znamenalo, že k poškození beta buněk imunokomplexy nedochází.
Vzhledem k autoimunitnímu původu DM I. vznikla myšlenka léčit toto onemocnění imunosupresivy, cyklosporinem A, azathioprinem, prednisonem, antithymocytovým sérem, monoklonálními protilátkami proti CD3. Zatím jde o celkem ojedinělé pokusy. Vhodnost této léčby před ev. zavedením do praxe by bylo nutné řádně ověřit na dostatečně velkých sestavách. (Zásah do imunitního systému je obtížný a rizikový.) Pokud by se tato léčba osvědčila, tj. významně oddálila nutnost aplikovat inzulin, prodloužila by se doba pro vznik komplikací, zejména těch, které vznikají až po řadě let od začátku choroby. Domníváme se, že by nebylo vhodné užít kortikoidy pro jejich nepříznivý vliv na glycidový metabolismus. Rovněž agresivní imunosupresiva typu cyklofosfamidu by nebyla vhodná. K tomuto léčebnému pokusu by bylo možno užít mírně až středně působící imunomodulans, které nebývá provázeno nebezpečnými nežádoucími účinky, které lze poměrně snadno odstranit. Domníváme se, že k tomuto léčebnému pokusu ovlivnit inzulitidu by byl v našich podmínkách vhodný cyklosporin A (např. prep. Consupren, fy IVAX). Cyklosporin A se osvědčil v léčbě řady autoimunitních chorob, především revmatoidní a psoriatické artritidy, systémového lupus erythematodes.
ZÁKLADNÍ BUNĚČNÉ A MOLEKULÁRNÍ PRINCIPY REMODELACE KOSTI U REVMATOIDNÍ ARTRITIDY
MUDr. Olga Kryštůfková Revmatologický ústav Praha Atestační práce Obsah 1. Postižení kosti u revmatoidní artritidy 2. Remodelace kosti 3. Osteoklast 4. Osteoblast 5. RANKL/RANK/OPG – molekuly regulující diferenciaci a aktivitu osteoklastů 5.1 RANKL (RANK ligand) 5.2 RANK (receptor aktivující nukleární faktor kappa B) 5.3 OPG (osteoprotegerin) 6. Intracelulární signalizace po vazbě RANK 7. Zvířecí k/o modely 8. RANKL/OPG v synoviální tkáni revmatoidní artritidy 8.1 Cytokiny ovlivňující expresi RANKL a přenos signálu jím indukovaného 8.2 Cílené ovlivnění osteoklastogeneze u zvířecích modelů artritidy 8.3 Klinické studie
9. Závěr 10. Literatura 11. Seznam použitých zkratek 1. Postižení kosti u revmatoidní artritidy Revmatoidní artritida (RA) je chronické, zánětlivé, destruktivní onemocnění kloubů s progresivním průběhem, vedoucí k závažným poruchám hybnosti, mimokloubním i celkovým projevům. Snižuje kvalitu života a zkracuje život v průměru o 5-10 let. Kromě změn měkkých tkání spojených se synovitidou dochází k projevům lokálního i systémového účinku zánětlivého procesu na kostní remodelaci s převahou resorpce zprostředkované osteoklasty. Pro toto onemocnění jsou charakteristické 3 základní typy postižení kosti (obr. 1). /20/:
Obr. 1 Základní typy kostního postižení u revmatoidní artritidy 1) Fokální zánět bezprostředně postihuje subchondrální a juxtaartikulární kost. V tomto případě proliferující synoviální tkáň s aktivovanými fibroblasty a s infiltrátem zánětlivých buněk (lymfocyty, plazmatické buňky, aktivované makrofágy, dendritické buňky) tvoří pannus, který invazivně prorůstá do přilehlé kosti za
vzniku lokální osteolýzy. Tak vzniká charakteristický obraz cystických kostních erozí, prokazatelný při rentgenovém vyšetření. Častý nález mnohojaderných buněk s fenotypovými znaky osteoklastů na rozhraní kost-pannus vedl k předpokladu přímé účasti buněk derivovaných z pannu na resorpci kosti. Tyto osteoklasty se diferencují z prekurzorů monocyto-makrofágové linie pod vlivem růstových faktorů, cytokinů a v důsledku signálů iniciovaných mezibuněčným kontaktem s aktivovanými buňkami proliferující synoviální tkáně. /45/ 2. Juxtaartikulární osteoporóza je dalším typem postižení kosti u RA. Postihuje kostní tkáň přilehlou k oblasti zánětem postižených kloubů. Histologickým vyšetřením této kostní tkáně byl zjištěn zvýšený výskyt osteoklastů, osteoidu a resorpčních povrchů. Tento nález je provázen známkami zvýšeného kostního obratu. Lokální shluky zánětlivých buněk v kostní dřeni obsahují makrofágy a lymfocyty, které jsou aktivovány prozánětlivými mediátory ze synoviální tkáně a účastní se osteoklastogeneze. Snížení mobility při synovialitidě postiženého kloubu se též podílí na lokální kostní ztrátě. /19/ 3. Třetím typem postižení kosti u RA je generalizovaná osteoporóza spojená se zvýšeným rizikem zlomenin krčku femuru a obratlových těl. Bylo prokázáno, že generalizovaný úbytek kostní hmoty je signifikantní především na počátku onemocnění RA a závisí na aktivitě základního zánětu. /21/ Uvažuje se o systémovém účinku prozánětlivých cytokinů uvolněných ze synoviální tkáně do cirkulace. U tohoto typu postižení kosti je však také nutno zohlednit vliv některých léků užívaných při léčbě RA (a to zvláště kortikoidů), dále pak věk, pohlaví nemocných a hormonální nerovnováhu na úrovni hladin estrogenů. Při absenci léčby kortikoidy se podle histologických nálezů v kostní biopsii na výsledném stavu více podílí snížení kostní novotvorby. Při vysoké aktivitě RA se však zvyšují i biochemické známky kostní resorpce v korelaci s hladinami CRP. Při terapii kortikoidy se na celkovém úbytku kostní hmoty více podílí zvýšení kostní resorpce v souvislosti s prodlouženým přežíváním osteoklastů. Nedostatek estrogenů je provázen zvýšenou diferenciací osteoklastů. /6/ 2. Remodelace kosti
Obr. 2 Vliv osteotropních faktorů na remodelaci kosti Novotvorba a remodelace kosti zahrnuje syntézu kostní matrix osteoblasty, která je v rovnováze s resorpcí kosti osteoklasty. Jde o fyziologický proces, který se uplatňuje v průběhu růstu, reparace mikrotraumat a při udržování homeostázy vápníku. Za patologických podmínek, při osteoporóze a vývoji kostních erozí, převáží osteoresorpce nad novotvorbou. Osteoresorpce je indukována kalcitropními hormony (parathormon, kalcitriol, kalcitonin), prozánětlivými cytokiny (IL-11, IL-6, TNFα, IL-1, IL-17), prostaglandiny a glukokortikoidy. /10/ Tyto faktory (s výjimkou kalcitoninu) nepůsobí na diferenciaci a aktivaci osteoklastů přímo, ale prostřednictvím aktivace osteoblastů, které tvoří molekuly regulující osteoklastogenezi: RANKL (ligand pro receptor aktivující nukleární faktor kappa B) a osteoprotegerin (OPG). Rovnováha mezi osteoresorpcí a novotvorbou kosti je bezprostředně řízena poměrnou koncentrací těchto molekul v mikroprostředí kosti (obr. 2). 3. Osteoklast
Osteoklast je obrovská mnohojaderná buňka (má v průměru 4-20 jader), která vzniká v mikroprostředí kosti fúzí myeloidních prekurzorů, ze kterých je odvozena jak linie monocytomakrofágová, tak linie osteoklastů (obr. 3). Je možné navodit diferenciaci osteoklastů i z cirkulujících monocytů, splenocytů a některých tkáňových makrofágů.
Obr. 3 Diferenciační schéma osteoklastogeneze /6/ Osteoklast má dobře vyvinutý Golgiho komplex kolem každého jádra, četné lysozomální vezikuly, charakteristické polarizované uspořádání intracelulárních organel a zónu prstovitých výběžků, které tvoří hrubý kartáčový lem, orientovaný směrem k resorbované kosti. Vyzrálé osteoklasty lze identifikovat průkazem tartarát rezistentní kyselé fosfatázy (TRAP), kalcitoninového receptoru (CTR), vitronektinového receptoru (integrin αVβ3, CD51/CD61), p60c-src,
cathepsinu K a na základě jejich schopnosti vytvářet resorpční jamky na kostních a dentinových površích. Osteoklasty vylučují kyselou fosfatázu, kolagenázu a další proteolytické enzymy, které natráví kostní matrix a uvolňují zvápenatělou kostní hmotu. Diferenciace a aktivace osteoklastu je indukována vazbou molekuly RANK (receptor aktivující nukleární faktor kappa B) exprimované na povrchu prekurzorové buňky a jejího ligandu RANKL. K této vazbě dochází buď mezibuněčným kontaktem s aktivovaným osteoblastem, případně jinou buňkou nesoucí na povrchu tento ligand, nebo vazbou rozpustné formy RANKL (sRANKL). K proliferaci, diferenciaci a vývoji do plně aktivní osteoklastové buňky je zapotřebí přítomnosti růstového faktoru M-CSF (faktor stimulující kolonie makrofágů), který je v kosti tvořen osteoblastovými/stromálními buňkami. /75/ Další osud osteoklastu je určen poměrem RANKL a OPG. Pokud převáží v prostředí OPG, vyváže molekuly RANKL a osteoklast zanikne apoptózou, díky absenci aktivačních a protiapoptotických signálů. /36/ 4. Osteoblast Osteoblasty se diferencují ze společných mezenchymálních progenitorů (tzv. pluripotentních mezenchymových kmenových buněk). Během maturace získávají charakteristické fenotypové znaky. Patří mezi ně vysoká aktivita intracelulární alkalické fosfatázy. Osteoblasty také exprimují receptory pro různé hormony (VDR pro 1α,25 dihydroxyvitamin D3, PTHR pro parathormon, receptory pro estrogen a pro glukokortikoidy), které regulují jejich diferenciaci. Parathormon, PTHrP (parathormon related peptid), prostaglandin E2 a IL-1 (interleukin 1) indukují diferenciaci osteoblastů signalizační cestou proteinové kinázy A (PKA). Prostřednictvím signální molekuly gp 130 (130 kDa glykoprotein) je osteoblastogeneze stimulována cytokiny IL-11, IL-6 a cytokiny nadrodiny IL-6 (LIF – leukemia inhibitory factor, OSM – oncostatin M a CNTF – ciliary neutrotrophic factor). /31, 56/ Diferenciace osteoblastů je ovlivněna také řadou lokálních faktorů, jako BMPs (bone morphogenic proteins), leptiny, TGF-β, hedgehogs a transkripční faktory (core-binding factor α-1, Cbfa1). /72/ BMPs jsou na extracelulární úrovni inhibovány specifickými inhibitory, jako noggin a chondrin. Exprese TGF-β a Cbfa1 v osteoblastech je regulována glukokortikoidy. Hlavní funkcí osteoblastu je tvorba mineralizované kostní hmoty. Mají životnost 1-
10 týdnů. Po skončení formativní fáze přestavby kosti se některé osteoblasty mění v buňky lemující kost, některé z nich mizí apoptózou a řada z nich se změní v osteocyty obklopené osteoidem. /10/
Obr. 4 Osteoblastová/stromální buňka Funkční osteoblasty a jejich prekurzory jsou nezbytné pro diferenciaci osteoklastů z progenitorových buněk. Z experimentů in vitro byla odvozena existence hypotetického membránového faktoru, který indukuje diferenciaci osteoklastů (ODF, SOFA). /56, 12/ Později bylo prokázáno (viz níže), že osteoblasty jsou, pod vlivem osteotropních faktorů, zdrojem růstového faktoru M-CSF, RANKL a osteoprotegerinu (OPG). Poměr exprese RANKL a OPG byl experimentálně modulován 1α,25(OH)2D3, PGE2 a PTH. /46/ Na modelech PTHR1 -/- a VDR -/- k/o myší bylo prokázáno, že stimulace osteoblastů parathormonem a vitaminem D zprostředkuje diferenciaci osteoklastů v ko-kultivačních experimentálních systémech in vitro. /40, 77/ Tvorba OPG je snižována glukokortikoidy. Porucha diferenciace osteoblastů vede k útlumu osteoklastogeneze snížením exprese RANKL. Při ko-kultivaci buněk kalvy myší s poruchou vyzrávání osteoblastů (Cbfal -/- a +/- k/o) s normálními splenocyty byly získány osteoklasty se sníženou schopností resorbovat kost. Exprese RANKL mRNA ve vzorcích kosti Cbfal -/- a +/- k/o embryí nebyla
detekovatelná, nebo byla snížená. /18/ V přítomnosti prozánětlivých cytokinů (IL-11, IL-6, TNFα, IL-1, IL-17) produkovaných aktivovanými T lymfocyty a synoviocyty je indukována vyšší exprese RANKL osteoblasty u zánětlivých onemocnění. /34/ Tab. 1 Přehled účinku osteotropních faktorů na tvorbu RANKL a OPG v experimentálních podmínkách. /34/ Stimulace produkce OPG 17-β-estradiol 1α,25(OH)2D3 TNFα, IL-1 TNFβ1
Stimulace produkce RANKL PTH/PTHrP 1α,25(OH)2D3 TNFα, IL-1, IL-6, IL-11, IL-17 bmp glukokortikoidy, PGE2
inhibice produkce OPG PTH/PTHrP glukokortikoidy, PGE2
inhibice produkce RANKL TGFβ1
Účinek těchto faktorů na osteoklastogenezi je duální, některé stimulují, jiné inhibují RANKL či OPG a výsledný poměr osteoresorpce a novotvorby záleží na výsledném poměru RANKL/OPG (tab. 1). 5. RANKL/RANK/OPG – molekuly regulující diferenciaci a aktivitu osteoklastů Klíčový mechanismus koordinující osteoblastogenezi a osteoklastogenezi je založen na interakci tří recentně objevených molekul z rodiny TNF ligandů a receptorů, jejichž doporučené názvosloví je RANK, RANKL a OPG. /5/ Při zkoumání biologických mechanismů osteoklastogeneze bylo v různých experimentálních systémech nejprve zjištěno, že pro tvorbu osteoklastů je nutný kontakt mezi buňkami osteoblastové a hematopoetické linie. Byla vytvořena hypotéza, že osteoblastové či stromální buňky po stimulaci osteotropními faktory (např. vitamin D, PTH, IL-11, IL-6, IL-1, PGE2) exprimují na svém povrchu faktor, který indukuje vývoj osteoklastů z prekurzorů monocytomakrofágové linie. Tento hypotetický faktor byl nezávislými skupinami označen
jako SOFA (stromal osteoclast forming activity) nebo ODF (osteoclast differentiation factor). /12, 56/ Nejprve však byly během roku 1997 dvěma nezávislými skupinami klonovány cDNA kódující identický protein, který inhiboval osteoresorpci a tvorbu osteoklastů in vivo i in vitro. Simonet a ost. identifikovali nový protein během výzkumu sekvencí proteinů krysího střeva. /54/ Jeho aplikace krysám zvyšovala kostní denzitu u normálních i ovarektomizovaných krys. Přidání ke tkáňovým kulturám snižovalo množství aktivních osteoklastů v závislosti na dávce. Injekční aplikace krysám snižovala hladinu kalcia v séru. Vzhledem k osteoprotektivní schopnosti byla tato nová molekula pojmenována OPG – osteoprotegerin (akronym slov osteo + protegere). Paralelně Tsuda a ost. izolovali ze supernatantu kultur linie lidských embryonálních plicních fibroblastů protein, který inhiboval tvorbu osteoklastů: OCIF – osteoclastogenesis inhibitory factor. /66, 74/ Nezávisle na těchto osteologických studiích byl dalšími dvěma skupinami izolován identický protien při studiu imunokompetentních buněk, pojmenovaný podle systému, ve kterém byl prokázán, TR1 (TNF receptor-like molecule 1) a FDCR-1 (follicular dendritic cell receptor-1). /64, 78/ Další experimenty vedly k identifikaci ligandu pro OPG exprimovaného na buňkách myelomonocytární linie, který se na OPG specificky vázal, inaktivoval jeho biologickou funkci, a byl proto pojmenován OPGL (osteoprotegerin ligand) /36/, a který splňoval kritéria pro SOFA/ODF tím, že indukoval diferenciaci osteoklastů. Ten byl nejprve nalezen na lidských fibroblastech jak v membránové, tak solubilní formě r. 1998 a později se ukázalo, že je identický s molekulami TRANCE (TNF-related activation-induced cytokine) /71-75/ a RANKL (receptor aktivující nukleární faktor kappa B ligand). /3/ TRANCE byl klonován (1997) při hledání genu regulujícího apoptózu na T lymfocytech a jeho exprese je indukována vazbou T buněčného receptoru (TCR). Tento receptor je přítomen také na dendritických buňkách (DC), jeho aktivace inhibuje apoptózu DC. RANKL byl zjištěn jako vazebná molekula receptoru aktivujícího NFkB (RANK), který byl již dříve objeven při výzkumu TNF receptorů typu I. V souvislosti s účastí v diferenciaci osteoklastů byl
pojmenován též ODAR (Osteoclast differentiation and activation receptor). /26/ Tab. 2 Nomenklatura molekul regulujících diferenciaci a aktivitu osteoklastů její synonyma. /55, 5/ (*názvosloví doporučené 1998 TNF konferencí) Funkce Ligand
Receptor
Vazebný receptor
Termín RANKL (RANK ligand)
*TNFSF-11 (TNF superfamily 11) RANK (Receptor aktivující nukleární faktor kappa B) *TNFRSF-11A (TNF superfamily receptor 11A) OPG (Osteoprotegerin) *TNFRSF-11B (TNF superfamily receptor 11B)
Synonyma SOFA (Stromal osteoclast forming activity) ODF (Osteoclast differentiation factor) OPGL (Osteoprotegerin ligand) TRANCE (TNF-related activation-induced cytokine ODAR (Osteoclast differentiation and activation receptor)
OCIF (Osteoclastogenesis inhibitory factor) TR1 (TNF receptor-like molecule 1) FDCR-1 (Follicular dendritic cell receptor 1)
Podle názvosloví doporučeného 1998 TNF konferencí jsou tyto molekuly označeny jako TNFSF-11 (TNF superfamily 11), TNFSF11A a TNFSF-11B (viz tab. 2). Americkou společností pro výzkum kosti a minerálů (ASBMR) však bylo doporučeno v osteologických studiích používat již zažité názvosloví RANKL, RANK a OPG. /5/ 5.1 RANKL (RANK ligand)
V kostní tkáni se vyskytuje jako transmembránový protein, který je tvořen trimolekulárním komplexem exprimovaným stromálními buňkami kostní dřeně a osteoblastovými buňkami. Rozpustná forma vzniká enzymatickým odštěpením homotrimeru od transmembránové části metaloproteinázou-disintegrin TACE (TNFα konvertující enzym) nebo přímou sekrecí. Má zachovanou kapacitu vázat RANK (obr. 5) a je z hlediska potenciace osteoklastogeneze biologicky funkční (44). Aktivované, fibroblastům podobné synoviocyty jsou významným zdrojem RANKL u revmatoidní artritidy. /53/ Je také významně exprimován chondrocyty a primitivními mezenchymálními buňkami. V imunitních orgánech byl zjištěn v lymfatických uzlinách, thymu a v lymfatických střevních placích. Exprese RANKL na CD4+ a CD8+ T lymfocytech je indukována vazbou TCR. Byl prokázán v extraskeletální tkáni ledvin, srdce, mozku, svalů a kůže /34/ a na nezralých CD4-/CD8- lymfocytech. Indukuje diferenciaci a aktivaci osteoklastů a prodlužuje jejich přežití. Hraje klíčovou roli v přežití a aktivaci DC a T lymfocytů a v organogenezi lymfatických uzlin. Jeho tvorba je pozitivně řízena tzv. osteoresorpčními faktory: 1α25(OH)2D3, PTH/PTHrP, IL-11, IL6, TNFα, IL-1, IL-17, glukokortikoidy a PGE2. 5.2 RANK (receptor aktivující nukleární faktor kappa B) Je exprimován myeloidními progenitorovými buňkami, preosteoklasty i vyzrálými osteoklasty, chondrocyty, dendritickými buňkami T a B buněčnými liniemi, epiteliálními buňkami prsní žlázy a buňkami trofoblastu jako membránový heterotrimér. Po jeho vazbě s ligandem RANKL dochází v kosti k diferenciaci, aktivaci preosteoklastových buněk v plně funkční osteoklasty a k prodloužení jejich přežití. /14, 27/ V dendritických buňkách (DC) přenáší signál RANKL T lymfocytů indukující aktivaci, produkci cytokinu IL-12, který též indukcí antiapoptotických faktorů prodlužuje přežití DC. Interakce RANK (na DC) – RANKL (na T lymfocytech) má podobný účinek jako interakce CD40 (na DC) – CD40L (na T lymfocytech), avšak dochází k ní v pozdní fázi aktivace. 5.3 OPG (osteoprotegerin)
Jde o rozpustný, inhibující vazebný „decoy“ receptor pro RANKL. V prostředí kosti je stvořen především stromálními buňkami kostní dřeně a osteoblasty ve formě homodiméru. /28, 54/ Poprvé byl izolován ze supenatantů linie embryonálních plicních fibroblastů stimulovaných 1α,25(OH)2D3, PTH nebo IL-11 /66/, poté byla prokázána současná produkce RANKL i OPG synoviálními fibroblasty po stimulaci 1α,25(OH)2D3. /57/ Existuje jedna literární zpráva o indukci sekrece OPG i fibroblastům podobnými synoviálními buňkami, izolovanými z revmatoidní synovie po stimulaci IL-1 a TNFα in vitro. /79/
Obr. 5 RANKL, RANK a OPG a jejich vliv na diferenciaci a aktivaci osteoklastů OPG byl zjištěn v dalších, extraskeletálních tkáních (aorta a velké tepny, plíce, srdce, střevo, ledviny, thymus, slezina). Osteoprotegrin se účastní modulace osteoklastogeneze kompetitivní inhibicí vazby RANKL na RANK, což vede k inhibici aktivace osteoklastů a zkrátí jejich přežití. Mimo skelet je předpokládána kompetitivní inhibice vazby TRAIL na receptory exprimované T lymfocyty a dendritickými buňkami a inhibice apoptózy těchto buněk
indukované TRAIL. /13, 3, 71/ Je však také možná OPG mediovaná interference antiapoptotickým vlivem T buněk na dendritické buňky zprostředkovaným interakcí molekul RANKL a RANK. /30/ OPG zřejmě také působí proti rozvoji kalcifikací velkých tepen. Jeho tvorba je stimulována estrogeny, 1α,25(OH)2D3, TNFα, IL-1 a TGFβ1. 6. Intracelulární signalizace po vazbě RANK Po vazbě ligandu na receptor RANK jsou aktivovány adaptorové molekuly TRAF6 a c-src (obr. 6).
Obr. 6 Intracelulární signalizace po vazbě RANK Dále dochází k aktivaci signálních cest JNK (Jun N terminal kinase a transkripčních faktorů c-fos/c-jun) a NF-k B (nukleární faktor kappa B), které jsou důležité pro diferenciaci a aktivaci osteoklastu. Aktivace signální cesty proteinové kinázy B (PKB/Akt) zprostředkuje antiapoptotické signály a reorganizaci cytoskeletu osteoklastu. /25/ Na úrovni inhibice signálních cest omezuje osteoklastogenezi zpětnovazebný vliv interferonů. Interferon γ (IFN-γ) tvořený T lymfocyty inhibuje přenos signálu ubikvitinilací a proteolytickou degradací TRAF6. /4, 62/ Interferon β (IFN-β) parakrinně sekretovaný
osteoklasty inhibuje JNK cestu inhibicí exprese transkripčního faktoru c-fos. /2, 59, 60/ 7. Zvířecí k/o modely Za fyziologických podmínek závisí osteoklastogeneze při remodelaci kosti na rovnováze mezi signalizací RANKL-RANK a tvorbou biologicky aktivního OPG. Tyto mechanismy fyziologické remodelace kosti byly doloženy studiemi in vitro /37/ i na modelech knock/out (k/o) myší, kdy jeden z genů je mutován nebo deletován. Fenotyp těchto k/o myší se řídí tím, která úroveň vyzrávání osteoklastu byla v modelu vyřazena z funkce (obr. 7). Těmito modely je ověřena vývojová linie osteoklastů a doložena nezbytnost, případně zastupitelnost solubilních, transmembránových i intracelulárních faktorů, které se na indukci osteoklastogeneze podílejí. PU.1 -/- myši mají defektní transkripční faktor myeloidní linie, chybí jim osteoklasty i buňky monocyto-makrofágové linie. Tento defekt se fenotypově projeví osteopetrózou. Homozygotní myši umírají na těžké infekce, protože nemají funkční makrofágy. /65/ Podobnou poruchu mají op/op -/- myši, které mají mutaci genu pro MCSF. Ta se fenotypově projeví osteopetrózou, která se upraví po systémovém podání M-CSF, případně spontánně při dostatečné tvrobě GM-CSF, vzhledem k redundanci účinku M-CSF a GM-CSF na osteoklastogenezi. M-CSF není tedy nezbytný pro vývoj osteoklastů. Tyto myši mají také poruchu ve vyzrávání makrofágů, protože M-CSF je nezbytný pro proliferaci myeloidních progenitorů a k diferenciaci monocytomakrofágové linie. /16, 76/ Nezastupitelnost diferenciačního faktoru RANKL byla ověřena modelem RANKL -/- myší, které mají těžkou osteopetrózu, zpomalení růstu a defekt erupce zubů. /35, 68/ Podobný fenotyp mají k/o RANK - / myši. Mají osteopetrózu, zpomalení růstu a erupce zubů a jejich buňky jsou rezistentní na kalcitropní a osteoklastogenní podněty (PTH/PGHrP, VitD). /35/ RANK i RANKL k/o modely mají poruchu ve vyzrávání lymfatických uzlin a B lymfocytů, což ilustruje imunologickou funkci těchto molekul.
Obr. 7 Příklady k/o modelů myší a jejich fenotypů OPG -/- myši mají v homozygotním stavu osteoporózu, deformity kostní a fraktury. /35/ V heterozygotním stavu (OPG +/-) jsou osteopenické. /10/ Hyperexprese OPG způsobuje u transgenních myší osteopetrózu s normální erupcí zubů a prodloužením kostí vzniklou na podkladě inhibice endosteálních, nikoliv periostálních osteoklastů. /54/ Delece transkripčních faktorů osteoklastů se fenotypově projeví osteopetrózou. Myši c-fos -/- a NF-κB -/- nemají osteoklasty. /17, 22/ TRAF6 -/- a c-src -/- tvoří osteoklasty, které nejsou plně funkční. /9, 41/ TRAF6 je tedy nezastupitelný v aktivaci osteoklastů. K jejich vyzrávání zřejmě přispívají i jiné faktory nebo ostatní TRAF adaptorové molekuly. Defekt v transkripčním faktoru cbfa1 osteoblastů se projeví u cbfa1 -/- osteoporózou a cbfa1 +/- osteopenií. /31/ Úlohu T lymfocytů v osteoklastogenezi ilustruje model k/o myší CTLA-4 -/- (cytolytic T-lymphocyte associated molecule-4), které mají spontánně aktivované T lymfocyty a mají sklon k agresivně
probíhajícím lymfoproliferativním a autoimunitním onemocněním. Při trvalé vysoké aktivaci T lymfocytů mají těžkou osteoporózu. /35/ Podobně se zřejmě podílí imunitní systém na rozvoji osteoporotických komplikací humánních onemocnění s chronickou systémovou aktivací T lymfocytů (autoimunitní onemocnění, virové infekce, místní záněty s progresí do kostních struktur, kostní metastázy, reakce na kostní implantáty, artritidy). /28/ 8. RANKL/OPG v synoviální tkáni revmatoidní artritidy V revmatoidní synovii je místní poměr RANKL/OPG modifikován expresí RANKL a tvorbou jeho solubilní formy aktivovanými T lymfocyty a fibroblastům podobnými buňkami synoviální tkáně (fibroblast like synoviocytes – FLS). /35/ Exprese RANKL je navíc indukována místně tvořenými prozánětlivými cytokiny. Infiltrující T lymfocyty jednak exprimují membránový i solubilní RANKL, ale také indukují tvorbu prozánětlivých cytokinů sekrecí IFNγ a IL-17 a mezibuněčným kontaktem s FLS a MLS. Tyto buňky exprimují nebo indukují expresi RANKL a také tvoří cytokiny, které působí aditivně s RANKL. /50/ Pod vlivem místní nadprodukce RANKL dochází k osteoklastogenezi diferenciací buněk prekurzorové myeloidní a makrofágové linie (obr. 8). Experimentálně byla indukována fúze tzv. makrofágům podobných buněk revmatoidní synoviální tkáně (MLS) v mnohojaderné buňky in vitro po inkubaci s RANKL a M-CSF. Tyto buňky ztrácely charakteristický monocytární znak CD14 a exprimovaly fenotypové znaky specifické pro osteoklasty (TRAP, vitronektinový receptor, CTP). Podobně diferencovaly do buněk nesoucích fenotyp osteoklastů MLS nebo mononukleární buňky periferní krve v ko-kultuře pouze s revmatoidními FLS za přítomnosti M-CSF. /61/ Dalším in vitro průkazem diferenciace revmatoidních synoviocytů (MLS) do osteoklastů byla indukce mnohojaderných buněk nesoucích znak monocyto-makrofágové linie CD68 při kokultivaci MLS s RANKL pozitivními FLS. /27, 55/ Synoviální fibroblasty jsou navíc zdrojem růstového faktoru MCSF a dalších cytokinů (IL-6, IL-15, IL-1), které perpetuují osteoklastogenezi aktivací osteoblastových/stromálních buněk /57/, které tvoří RANKL i M-CSF. FLS také indukují destruktivní změny
chrupavky působením enzymů metaloproteináz, serinových proteáz a cathepsinů. V experimentu na krysím modelu adjuvantní artritidy se ukázalo, že OPG působí také chondroprotektivně, tedy je možné, že interakce RANK-RANKL se podílí i na destrukci chrupavky při artritidě. /35/ Přidání IL-1 a TNFα in vitro do kultury k fibroblastům podobným synoviocytům izolovaným z revmatoidní synovie zvyšovalo jejich spontánní sekreci OPG. /79/
Obr. 8 Podíl aktivovaných buněk zánětlivé synoviální tkáně na indukci osteoresorpce Makrofágům podobné synoviální buňky (MLS) produkují TNFα a IL-1, které jsou významným aktivačním podnětem pro preosteoklastové buňky i aktivní osteoklasty. /50, 67/ Ukazuje se, že systém tří klíčových molekul řídících remodelaci kosti je také součástí kostimulačních signálů, potřebných k aktivaci T lymfocytů a při jejich dalším vývoji do Th1/Th2 fenotypu a k indukci
tvorby cytokinů a chemokinů. Důležitou roli má systém RANK/RANKL/OPG i ve vztahu k dendritickým buňkám (DC), které exprimují na buněčné membráně RANK umožňující interakci s T lymfocyty. Místní i systémová aktivace T lymfocytů a jejich spolupráce s dendritickými buňkami tedy může být podkladem lokálních i celkových projevů osteopenie u revmatoidní artritidy. /34/ 8.1 Cytokiny ovlivňující expresi RANKL a přenos signálu jím indukovaného Jak již bylo výše řečeno, interleukiny IL-1, IL-11, IL-17 a komplex IL-6 a jeho rozpustného receptoru (IL-6/sIL-6R) přítomné v revmatoidní synoviální tkáni uplatňují svůj osteoklastogenní účinek indukcí exprese RANKL po vazbě na specifické receptory osteoblastových/stromálních buněk. Prozánětlivé cytokiny TNFα, IL-1 podporují indukci exprese RANKL na osteoblastových (stromálních) buňkách, ale i na FLS a T lymfocytech v RA synoviální tkáni. Byla uvažována přímá indukce diferenciace osteoklastů TNFα za přítomnosti M-CSF nezávisle na systému RANKL-RANK a jeho blokádě OPG. /33/ Další práce však tuto teorii nepotvrdily a byla dokázána nutnost přítomnosti permisivních hladin RANKL pro iniciaci diferenciace osteoklastů. Nicméně byl prokázán jednoznačný aditivní účinek TNFα pro osteoklastogenezi. /38, 39/ Interferon γ (INF-γ) tvořený T lymfocyty omezuje účinek vazby RANKL na receptor preosteoklastové buňky inhibicí přenosu signálu ubikvitinilací a proteolytickou degradací adaptorové molekuly TRAF6. /4, 62/ Interferon β (IFN-β) parakrinně sekretovaný osteoklasty zpětnovazebně brzdí RANKL-RANK indukovanou signalizaci zprostředkovanou cestou JNK, takže inhibuje expresi transkripčního faktoru c-fos. /2, 59, 60/ 8.2 Cílené ovlivnění osteoklastogeneze u zvířecích modelů artritidy Na krysích modelech adjuvantní artritidy (AdA, indukované aplikací mykobakteria tuberkulózy v adjuvans) a kolagenem indukované artritidy (CIA, indukované podkožní injekcí kolagenu II. typu) byl doložen protektivní efekt osteoprotegerinu. Synovitida obou modelů je provázená vysokou produkcí TNFα a v místech erozí jsou
přítomné osteoklasty exprimující TRAP a CTR. V synoviocytech a infiltrujících buňkách modelů krysí AdA i CIA byla prokázána RANKL mRNA in situ hybridizací v oblastech erozivních změn, bohatých na osteoklasty. /15, 35, 49/ Rekombinantní OPG při podání testovaným krysám v počátku onemocnění AdA či CIA zabránil vzniku destruktivních změn, aniž by byla ovlivněna zánětlivá složka artritidy. /1, 35/ Protektivní účinek OPG byl na dávce závislý (obr. 9). Také podání fúzovaného proteinu Fc-OPG v krysím CIA modelu výrazně redukovalo přítomnost osteoklastů a zamezilo rozvoji erozí. /51/
Obr. 9 Model krysí, adjuvans indukované artritidy s rozvojem destrukcí subchondrální (s), trabekulární (t) i kortikální kosti (c) s bohatým mononukleárním infiltrátem (*) a vznikem pannu (šipka). Při léčbě OPG na počátku artritidy (obr. c, vpravo) jsou nadále přítomny zánětlivé změny, provázené infiltrátem, ale nedojde k akumulaci osteoklastů a ke vzniku destrukcí. Slibné výsledky dávaly též experimenty kombinující podání osteoprotegerinu s anticytokinovou terapií neutralizující TNFα
(sTNFrI – solubilní TNF receptor I) nebo Il-1α a Il-1β (IL-1Ra – rekombinantní antagonista receptoru pro interleukin 1) AdA krysám. /8/ V těchto případech bylo dosaženo větší redukce kostních erozí než u zvířat léčených pouze anticytokinovou terapií, závislé na dávce obou přípravků použitých v kombinaci. Další experiment byl založen na snížení tvorby RANKL a prozánětlivého cytokinu IL-17 geneticky indukovanou nadprodukcí IL-4 v modelu myší CIA, která předešla poškození chrupavky i kosti. /42/ Na úrovni intracelulární signalizace byla cíleně potlačena tvorba artritických destrukcí csk genovou terapií suprimující src kinázu v experimentálním modelu AdA. /58/ 8.3 Klinické studie Dosavadní poznatky o podílu interakcí molekul RANK, RANKL a OPG na patogenezi kostního poškození jsou podložené především experimenty in vitro a studiemi na zvířecích modelech. Klinické studie se začínají objevovat v posledních dvou letech. Sérové hladiny OPG ve zdravé populaci se pohybují v hodnotách ng/ml. Ve studii srovnávající hladiny OPG v séru 346 zdravých mužů (ve věku 23-90 let) a 304 zdravých žen (ve věku 21-93 let) bylo zjištěno, že hladina OPG v séru stoupá s věkem u mužů i žen. Ženy před menopauzou měly OPG vyšší než muži mladší 50 let, zatímco nebyly rozdíly v hladinách OPG mezi ženami po menopauze a muži věku 50 a více let. Byla zjištěna závislost hladin OPG na hladinách pohlavních hormonů. OPG negativně koreloval s hladinou biologicky dostupného testosteronu a kostní denzitou a pozitivně s markery kostní resorpce u mužů. U zdravých žen nebyly v této studii zjištěny korelace mezi hladinami estrogenu nebo testosteronu a OPG. /32/ U 73 žen po menopauze (věku 61-76 let), které měly osteoporózu, byly nalezeny vyšší hladiny OPG proti kontrolám věkem srovnatelným. /73/ V první klinické studii jednorázová aplikace rekombinantního osteoprotegerinu, v dávce 3 mg/kg subkutánně, snižovala hladiny markeru kostní resorpce (močového N-telopeptidu – NTX) v průměru po dobu 6 týdnů u žen po menopauze (n = 10). V kratším sledování podání OPG snižovalo exkreci NTX v závislosti na dávce OPG (0,1-
3,0 mg/kg) u srovnatelných skupin statisticky významně v porovnání s placebem. /7/ Na klinicky definovaných skupinách nemocných s psoriatickou artritidou (PsA, n = 23), ankylozující spondylitidou (AS, n = 30) a reaktivní artritidou (ReA n=10) byla prokázána zvýšená sérová hladina OPG u AS a PsA ve srovnání se zdravými jedinci (n = 41). Zatímco v obou skupinách nemocných byly prokázány biochemické známky osteoresorpce, skupina PsA měla zvýšené hodnoty osteokalcinu ve srovnání s kontrolami, pouze skupina AS jevila denzitometrické známky osteopenie. /23/ Skupina polských autorů letos publikovala studii hodnotící hladiny sRANKL a OPG v sérech 43 pacientů s revmatoidní artritidou (RA) a synoviálních výpotcích 29 pacientů s RA a 15 pacientů s osteoartrózou (OA). Hladiny OPG a sRANKL byly v séru vyšší než u skupiny zdravých kontrol (n = 30) a měly trend k poklesu na úroveň zdravých kontrol po anti-TNF terapii. /79/ Poměr OPG : sRANK v séru byl u nemocných i zdravých jedinců podobný. Nebyla nalezena korelace aktivity artritidy podle ukazatele DAS28 a hladin OPG a sRANKL v séru. Pacienti s RA měli nižší hladiny OPG a vyšší sRANKL ve výpotku než nemocní s OA. Zvýšení OPG a sRANKL v séru je přisuzováno aktivitě RA indukované prozánětlivými cytokiny. Také japonští autoři (Kotake a Udagawa) nalezli nižší hladiny OPG v synoviálním výpotku u malé skupiny nemocných s RA (n = 15) než u ostatních kloubních onemocnění (OA, dna, trauma), zatímco plazmatické hladiny byly srovnatelné. Autoři přisuzují patogenetickou úlohu snížení protektivní lokální hladiny OPG v kloubu u RA. Další skupinou byla zjištěna pozitivní korelace mezi tíží kloubního poškození (klasifikace dle Kellgrena a Lawrence) u osteoartrózy a hladinou OPG v synoviálním výpotku. Toto zvýšení je hodnoceno jako kompenzační odpověď na poškození chrupavky. /63/ V experimentu na zvířatech (viz výše) i v ojedinělé klinické studii byl protektivní účinek podání osteoprotegerinu prokázán. /8/ Podle dosavadních hodnocení hladin OPG v synoviálním výpotku a séru pacientů s RA lze usuzovat na komplementaritu systémových hladin OPG v těchto kompartementech a snížení lokální dostupnosti OPG v místech zvýšené osteoresorpce při aktivní artritidě.
Přichází v úvahu snížení místní tvorby OPG, dále možnost vazby OPG rozpustnou formou RANKL, případně relativní převaha RANKL exprimovaného na synoviálních buňkách nad OPG. Je možný podíl nadprodukce cytokinů přímo indukujících osteoklastogenezi v místě zánětu. Je uvažována lokální indukce osteoklastogeneze T lymfocyty a aktivními synoviálními fibroblasty. RANKL a OPG jsou však nadále považovány za hlavní potenciální cílové struktury pro terapii osteopenie jak při postmenopauzální hormonální nerovnováze, tak při aktivitě revmatoidní artritidy. /24, 47, 48, 79/ 9. Závěr Kostní postižení u revmatoidní artritidy, dané převahou resorpce nad novotvorbou kosti, je prostřednictvím tří klíčových molekul RANKL, jeho ligandu a vazebného inhibujícího „decoy“ receptoru, osteoprotegerinu, propojeno s cytokinovou sítí, která se podílí na patogenezi zánětlivé složky onemocnění. Také infiltrující zánětlivé buňky a aktivní fibroblastům a makrofágům podobné synoviocyty se prostřednictvím těchto tří molekul podílí na osteoresorpci (obr. 10). Účinek tzv. osteoresorpčních faktorů, cytokinů a prostaglandinů na diferenciaci a aktivitu osteoklastů je zprostředkován specifickou aktivací osteoblastových/stromálních buněk. Diferenciace osteoblastů i osteoklastů je vzájemně provázána i zpětnovazebným mechanismem na úrovni transkripčních faktorů. O těchto principech řízení remodelace kosti byly podány důkazy v experimentálních systémech in vitro i na zvířecích knock/out modelech a modelech indukovaných artritid. Vedle anticytokinové léčby máme před sebou další možnost cílené terapie revmatoidní artritidy, která má potenciál zastavit rentgenovou progresi onemocnění. Může být využito přirozeného inhibitoru, osteoprotegerinu, samostatně a případně i v kombinaci s anticytokinovou terapií. Pokusy ovlivnit expresi RANK či RANKL, případně jednotlivých faktorů jejich signálních cest, by byly zřejmě hlubším zásahem do biologických mechanismů zánětu a specifické imunitní odpovědi a protiinfekční obranyschopnosti. Jejich případné využití si vyžádá hlubší studium a velkou opatrnost.
Obr. 10 Propojení osteoblastogeneze a osteoklastogeneze se sítí prozánětlivých cytokinů, osteoresorpčními faktory a aktivovanými buňkami revmatoidní synovie. Naznačeny možnosti cíleného terapeutického zásahu. 10. Literatura 1. Abu-Amer, Y., Ross, F.P., Schlesinger, P. a ost.: Substrate recognition by osteoclast precursors induces C-src/microtubule association. J.Cell.Biol., 137, 1997, č. 1, s. 247-258. 2. Allison, T., Derynck, R.: Interfering with bone remodelling. Nature, 2002, 416, 686-687. 3. Anderson, D.M., Maraskovsky, E., Billingsley, W.L. a ost.: A homologue of the TNF receptor and its ligand enhance T-cell growth and dendritic-cell function. Nature, 1997, 390, s. 175-179. 4. Arron, J.R., Choi, Y.: Bone versus immune system. Nature, 2000, 408, s. 535-536. 5. ASBMR presidents committee on nomenclature. Proposed
standard nomenclature for new tumor necrosis factor family members involved in the regulation of bone resorption. J.Bone Miner.Res., 2000, 15, s. 2293-2296. 6. Aubin, J.E., Bonnelye, E.: Osteoprotegerin and its ligand: A new paradigm for regulation of osteoclastogenesis and bone resorption. Osteoporosis Int. 2000, 11, s. 905-913. 7. Bekker, P.J., Halloway, Nakanishi, A. a ost.: The effect of a single dose of osteoprotegerin in postmenopausal women. J.Bone Miner.Res., 2001, 2, s. 348-360. 8. Bolon, B., Campagunolo, G., Hu, Y-L. a ost.: Arthritis patterns in Lewis rats with adjuvant induced arthritis define distinct mechanisms of joint protection for IL-1ra, sTNFR-I and OPG. Arthritis Rheum., 2000, 59 (Supl.), s. 355. 9. Boyce, B.F., Yoneda, T., Lowe, C. a ost.: Requirement of pp60 csrc expression for osteoclasts to form ruffled borders and resorb bone in mice. J.Clin.Invest., 90, 1992, č. 4, s. 1622-1627. 10. Broulík, P.: Osteoporóza. Maxdorf Praha, 1999, s. 14-21. 11. Bucay, N., Sarosi, I., Dunstan, C.R. a ost.: Osteoprotegerindeficient mice develop early onset osteoporosis and arterial calcification. Genes.Dev., 12, 1998, č. 9, s. 1260-1268. 12. Chambers, T.J., Owens, J.M., Hattersley, G. a ost.: Generation of osteoclast-inductive and osteoclastogenic cell lines from the H2KbtsA58 transgenic mouse. PNAS, 1992, 90, s. 5578-5582. 13. Emery, J.G., McDonnell, P., Burke, M.B., Deen, K.C. a ost.: Osteoprotegerin is a receptor for the cytotoxic ligand TRIAL. J.Biol.Chem., 273, 1998, č. 23, s. 14363-14367. 14. Fata, J.E., Kong, Y.Y., Li, J. a ost.: The osteoclast differentiation facto osteoprotegerin-ligand is essential for mammary gland development. Cell, 103, 2000, č. 1, s. 41-50. 15. Feldmann, M., Brennan, F.M., Maini, R.N. a ost.: Rheumatoid arthritis. Cell, 85, 1996, č. 3, s. 307-310. 16. Felix, R., Cecchini, M.C., Fleisch, H.: Macrophage colonystimulating factor stimulates survival and chemotactic behaviour in isolated osteoclasts. J.Exp.Med., 1990, 127, s. 2592-2594. 17. Franzoso, G., Carlson, L., Xing, L. a ost.: Requirement for NFkappa B in osteoclast and B-cell development. Genes.Dev., 11, 1997, č. 24, s. 3482-3496.
18. Gao, Z.H., Shinki, T., Yuasa, T. a ost.: Potential rolle of Cfbal, an essential transcriptional factor for osteoblast differentiation, in osteoclastogenesis: regulation of mRNA expression of Osteoclast Differentiation Factor (ODF). Biochem.Biophys.Res.Commun., 1998, 252, s. 697-702. 19. Goldring, S.E., Gravellese, E.M.: Mechanism of bone loss in inflammatory arthritis: diagnosis and therapeutic implications. Arthritis Res., 2000, 2, s. 33-37. 20. Goldring, S.R.: Osteoporosis and rheumatic diseases. In: Favus M.J. eds. Primer on the metabolic bone diseases and disorders of mineral metabolism. Lipponcott-Raven Publ., Philadelphia, 1996, s. 299-300. 21. Gough, A.K., Lilley, J., Eyre, S. a ost.: Generalized bone loss in patients with early rheumatoid arthritis. Lancet, 1994, 344, s. 2327. 22. Grigoriadis, A.E., Wang, Z.Q., Cecchini, M.G. a ost.: c-Fos: a key regulator of osteoclastmacrophage lineage determination and bone remodelling. Science, 1994, Oct. 21, 266, s. 443-448. 23. Grisar, J., Bernecker, P.M., Aringer, M. a ost.: Ankylosing spondylitis, psoriatic arthritis and reactive arthritis show increased bone resorption and differ with regard to bone formation. J.Rheum., 29, 2002, č. 7, s. 1430-1436. 24. Hofbauer, L.C., Heufelder, A.E., Erben, R.G.: Osteoprotegerin, RANK and RANK Ligand: The good the bad and the ugly in rheumatoid arthritis. J.Rheum., 28, 2001, č. 4, s. 685-687. 25. Hofbauer, L.C., Heufelder, A.E.: Role of receptor activator of nuclear factor-κ B ligand and osteoprotegerin in bone cell biology. J.Mol.Med., 79, 2001, č. 5-6, s. 243-253. 26. Hsu, H., Lacey, D.L., Dunstan, C.R. a ost.: Tumor necrosis factor receptor family member RANK mediates osteoclast differentiation and activation induced by osteoprotegerin ligand. PNAS, 1999, 96, s. 3540-3545. 27. Itonaga, I., Fujikawa, A., Sabokar, A. a ost.: Rheumatoid arthritis synovial macrophageosteoclast differentiation is osteoprotegerin ligand-dependent. J.Pathol., 192, 2000, č. 1, s. 97-104. 28. Jones, D.H., Kong, Y.Y., Penninger, J.M.: Role of RANKL and RANK in bone loss and arthritis. Ann.Rheum.Dis., 2002, 61 (Supl. II); s. ii32-ii39.
29. Jono, S., Ikari, Y., Shioi, A. a ost.: Serum osteoprotegerin levels are associated with the presence and severity of coronary artery disease. Circulation, 106, 2002, č. 10, s. 1192-1194. 30. Wong, B.R., Josien, R., Lee, S.Y. a ost.: TRANCE, a tumor necrosis factor family member, enhances the longevity and adjuvant properties of dendritic cells in vitro. J.Exp.Med., 1999, 191, s. 495-502. 31. Karsenty, G., Wagner, E.F.: Reaching a genetic and molecular understanding of skeletal development. Dev.Cell, 2, 2002, č. 4, s. 389-406. 32. Khosla, S., Arrighi, H.M., Melton, L.J. 3rd a ost.: Correlates of osteoprotegerin levels in women and men. Osteoporos Int., 13, 2002, č. 5, s. 394-399. 33. Kobayashi, K., Takahashi, A., Jimi, E. a ost.: Tumor necrosis factor α stimulates osteoclast differentiation by a mechanism independent of the ODF/RANKL-RANK Interaction. J.Exp.Med., 2000, 2, s. 275-285. 34. Kong, Y.Y., Boyle, W.J., Penninger, J.M.: Osteoprotegerin ligand: a regulator of immune responses and bone physiology. Immunology Today, 2000, 10, s. 495-502. 35. Kong, Y.Y., Yoshida, H., Sarosi, I. a ost.: OPGL is a key regulator of osteoclastogenesis, lymphocyte development and lymph node organogenesis. Nature, 1999, 397, s. 315-323. 36. Lacley, D.L., Tan, H.L., Lu, J. a ost.: Osteoprotegerin ligand modulates murine osteoclast survival in vitro and in vivo. Am.J.Pathol., 2000, 157, s. 435-448. 37. Lacley, D.L., Timms, E., Tan, H.L. a ost.: Osteoprotegerin ligand is a cytokine that regulates osteoclast differentiation and activation. Cell, 1998, 93, s. 165-176. 38. Lam, J., Abu-Amer, Y., Nelson, C.A. a ost.: Tumor necrosis factor superfamily cytokines and the pathogenesis of inflammatory osteolysis. Ann.Rheum.Dis., 2002, 61, (Supl. II), s. ii82-ii83. 39. Lam, J., Takeshita, S., Barker, J.E. a ost.: TNF-α induces osteoclastogenesis by direct stimulation of macrophage exposed to permisive levels of RANK ligand. J.Clin.Invest., 2000, 12, s. 1481-1488.
40. Liu, B.Y., Guo, J., Lanske, B. a ost.: Conditionally immortalized murine bone marrow stromal cells mediate parathyroid hormonedependent osteoclastogenesis in vitro. Endocrinology, 139, 1998, č. 4, s. 1952-1964. 41. Lomaga, M.A., Yeh, W.C., Sarosi, I. a ost.: TRAF6-deficiency results in osteopetrosis and defective interleukin-1, CD40 and LPS signalling. Genes.Dev., 13, 1999, č. 8, s. 1015-1024. 42. Lubberts, E., Joosten, L.A.,Chabaud, M. a ost.: IL-4 gene therapy for collagen arthritis suppresses synovial IL-17 and osteoprotegerin ligand and prevents bone erosions. J.Clin.Invest., 105, 2000, č. 12, s. 1697-1710. 43. Lubberts, E., Joosten, L.A., Oppers, B. a ost.: IL-1 independent role of IL-17 in synovial inflammation and joint destruction during collagen-induced arthritis. J.Immunol., 167, 2001, č. 2, s. 1004-1013. 44. Lum, L., Wong, B.R., Josien, R. a ost.: Evidence of a role of a tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha)-converting enzyme-like protease in shedding of TRACE, a TNF-family member involved in osteoclastogenesis and dendritic cell survival. J.Biol.Chem., 274, 1999, č. 19, s. 13613-13618. 45. Mangolas, S.C.: Birth and death of bone cells. Basic regulatory mechanisms and implications for the pathogenesis and treatment of osteoporosis. Endocrin.Rev., 2000, 21, s. 115-137. 46. Marie, P., Debiasis, F., Cohen-Solal, M. a ost.: New factors controlling bone remodelling. Joint Bone Spine, 67, 2000, č. 3, s. 150-156. 47. Rehman, Q., Lane, N.: Bone loss. Therapeutic approaches for preventing bone loss in inflammatory arthritis. Arthritis Res., 3, 2001, č. 4, s. 221-227. 48. Rodan, G.A., Martin, T.J.: Therapeutic approaches to bone diseases. Science, 289, 2000, č. 5484, s. 1508-1514. 49. Romas, E., Bakharevski, O., Hards, D.K. a ost.: Expression of osteoclast differentiation factor at sites of bone erosion in collagen-induced arthritis. Arthr.Rheum., 2000, 4, s. 821-826. 50. Romas, E., Gillespie, M.T., Martin, T.J.: Involvement of receptor activator of NFκB ligand and tumor necrosis factor-α in bone destruction in rheumatoid arthritis. Bone, 30, 2002, č. 2, s. 340346.
51. Romas, E., Sims, N.A., Hards, D. a ost.: Fc-Osteoprotegerin fusion protein (Fc-OPG) reduces osteoclast numbers and prevents bone destruction in rats with collagen induced arthritis. J.Bone Miner.Res., 2001, 16, (Supl. 1), s. 270. 52. Sasaki, N., Kusano, E., Ando, Y. a ost.: Changes in osteoprotegerin and markers of bone metabolism during clucocorticoid treatment in patients with chronic glomerulonephritis. Bone, 30, 2002, č. 6, s. 853-858. 53. Shingeyama, Y., Pap, T., Kunzler, P. a ost.: Expression of osteoclast differentiation factor in rheumatoid arthritis. Arthr. Rheum., 2000, 11, s. 2523-2530. 54. Simonet, W.S., Lacey, D.L., Dunstan, C.R. a ost.: Osteoprotegerin: a novel secreted protein involved in the regulation of bone density. Cell, 89, 1997, č. 18, s. 309-319. 55. Suda, T., Takahashi, N., Udagawa, N. a ost.: Modulation of osteoblast differentiation and function by the new members of the tumor necrosis factor receptor and ligand families. Endocrine Rev., 1999, 3, s. 345-357. 56. Suda, T., Udagawa, N., Nakamura, I. a ost.: Modulation of osteoclast differentiation by local factors. Bone, 1995, 17, (Supl. 2), 87S-91S. 57. Takayanagi, H., Izuka, H., Juji, T. a ost.: Involvement of receptor activator of nuclear factor κB/osteoclast differentiation factor in osteoclastogenesis from synoviocytes in rheumatoid arthritis. Arthr.Rheum., 2000, 43, s. 259-269. 58. Takayanagi, H., Juji, T., Miyazaki, T. a ost.: Suppression of arthritic bone destruction by adenovirus – mediated csk gene transfer to synoviocytes and osteoclasts. J.Clin.Invest., 1999, 104, s. 137-146. 59. Takayanagi, H., Kim, S., Matsuo, K. a ost.: RANKL maintains bone homeostasis through c-Fos-dependent induction of interferon-beta. Nature, 416, 2002, č. 6882, s. 744-749. 60. Takayanagi, H., Kim, S., Taniguchi, T. a ost.: Signalling cross talk between RANKL and interferons in osteoclast differentiation. Arthritis Res., 2002, 4, Supl. 3, S227-232. 61. Takayanagi, H., Oda, H., Yamamoto, S. a ost.: A new mechanism of bone destruction in rheumatoid arthritis: synovial fibroblasts
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69. 70.
71.
induce osteoclastogenesis. Biochem.Biophys.Res.Commun., 240, 1997, č. 2, s. 279-286. Takayanagi, H., Ogasawara, K., Hida, S. a ost.: T-cell mediated regulation of osteoclastogenesis by signalling cross-talk between RANKL and IFN-γ. Nature, 408, 2000, č. 6812, s. 600-605. Takemura, M., Harada, A., Mizuno, M. a ost.: Relationship between osteoprotegerin/osteoclastogenesis inhibitory factor concentration in synovial fluid and disease severity in individuals with osteoarthritis of the knee. Metabolism, 50, 2001, č. 1, s. 1-2. Tan, K.B., Harrop, J., Reddy, M. a ost.: Characterisation of a novel TNF-like ligand and recently described TNF ligand and TNF receptor superfamily genes and their constitutive and inducible expression in haematopoietic and non-haematopoietic cells. Gene, 1997, 204, s. 35-46. Tondravi, M.M., McKercher, S.R., Anderson, K. a ost.: Osteopetrosis in mice lacking haematopoietic transcription factor PU.1. Nature, 386, 1997, č. 6620, s. 81-84. Tsuda, E., Goto, M., Mochizuki, S. a ost.: Isolation of a novel cytokine from human fibroblasts that specifically inhibits osteoclastogenesis. Biochem.Biophys.Res.Commun., 234, 1997, č. 1, s. 137-142. Ugadawa, N., Kotake, S., Kamatani, N. a ost.: The molecular mechanism of osteoclastogenesis in rheumatoid arthritis. Arthritis Res., 2002, 4, s. 281-289. Ugadawa, N., Takahashi, N., Yasuda, H. a ost.: Osteoprotegerin produced by osteoblast is an important regulator in osteoclast development and function. Endocrinology, 2000, 9, s. 3478-3483. Wagner, E.F.: Functions of AP1 (Fos/Jun) in bone development. Ann.Rheum.Dis., 2002, 61 (Supl. II), ii40-ii42. Weitzmann, M.N., Cenci, S., Rifas, L., a ost.: T-cell activation induces human osteoclast formation via receptor activator of nuclear factor κB ligand-dependent and -independent mechanisms. J.Bone miner.Res., 16, 2001, č. 2, s. 328-337. Wong, B.R., Rho, J., Arron, J. a ost.: TRANCE is a novel ligand of the tumor necrosis factor receptor family that activates c-Jun Nterminal kinase in T-cells. J.Biol.Chem., 1997, 272, s. 2519025194.
72. Yamaguchi, A., Komori, T., Suda, T.: Regulation of osteoblast differentiation mediated by bone morphogenic proteins, hedgehogs and Cbfal. Endocrine Rew., 2000, 21, s. 393-411. 73. Yano, K., Tsuda, E., Washida, N. a ost.: Immunological characterisation of circulating osteoprotegerin/osteoclastogenesis inhibitory factor: increased serum concentrations in postmenopausal women with osteoporosis. J.Bone Miner.Res., 1999, 4, s. 518-527. 74. Yasuda, H., Shima, N., Nakagawa, N. a ost.: Identity of osteoclastogenesis inhibitory factor (OCIF) and osteoprotegerin (OPG): A mechanism by which OPG/OCIF inhibits osteoclastogenesis in vitro. Endocrinology, 139, 1998, č. 3, s. 1329-1337. 75. Yasuda H., Shima, N., Nakagawa, N. a ost.: Osteoclast differentiation factor is a ligand for osteoprotegerin/ osteoclastogenesis inhibitory factor and is identical to TRANCE/RANKL. PNAS, 1998, 7, s. 3597-3602. 76. Yoshida, H., Hayashi, S., Kunisada, T. a ost.: The murine mutation osteopetrosis is in the coding region of the macrophage colony stimulating factor gene. Nature, 345, 1990, č. 6274, s. 442444. 77. Yoshizawa, T., Handa, Y., Uematsu, Y. a ost.: Mice lacking the vitamin D receptor exhibit impaired bone formation, uterine hypoplasia and growht retardation after weaning. Nat.Genet., 16, 1997, č. 4, s. 391-396. 78. Yun, T.J., Chaudhary, P.M., Shu, G.L. a ost.: OPG/FDCR-1, a TNF receptor family member, is expressed in lymphoid cells and is up-regulated by ligating CD40. J.Immunol., 161, 1998, č. 11, s. 6113-6121. 79. Ziolkowska, M., Kurowska, M., Radzikowska, A. a ost.: High levels of osteoprotegerin and soluble receptor activator of nuclear factor κB ligand in serum of rheumatoid arthritis patients and their normalization after anti-tumor necrosis factor α treatment. Arthr. Rheum., 46, 2002, č. 7, s. 1744-1753. 11. Seznam použitých zkratek αVβ3+
receptor pro vitronektin
1α,25(OH)2D3 1α, 25dihydroxyvitamin D3 AdA adjuvans indukovaná artritida (zvířecí model indukovaný aplikací mykobakteria tuberkulózy v adjuvans) AS ankylozující spondylitida Bb buňky Bmp bone morphogenic protein (faktor regulující diferenciaci osteoblastů) Cbfal core binding factor α1 (transkripční faktor diferenciace osteoblastů) c-fos/c-jun transkripční faktory (protoonkogeny) CIA kolagenem indukovaná artritida (zvířecí model indukovaný podkožní injekcí kolagenu II. typu) CNTF ciliary neutrophic factor c-src tyrozinová kináza (protoonkogen) CTLA-4 cytolytic T-lymphocyte associated molecule-4 (inhibiční receptor regulující aktivaci T lymfocytů) CTR receptor pro kalcitonin DAS disease activity score (index aktivity artritidy vycházející z hodnocení 28 kloubů a reaktantů akutní fáze) DC dendritické buňky FLS fibroblastům podobný synoviocyt GCS glukokortikosteroidy GM-CSF faktor stimulující kolonie makrofágů a granulocytů gp130 130 kDa membránový glykoprotein, zprostředkující signalizaci receptorů rodiny IL-6 IFNβ interferon beta IFNγ interferon gama IL-1 interleukin 1 IL-11 interleukin 11 IL-11R receptor pro interleukin 11 IL-15 interleukin 15 IL-17 interleukin 17 IL-1Ra receptor antagonista interleukinu 1 IL-6 interleukin 6 IL-6R receptor pro interleukin 6 JNK Jun N terminal kinase
k/o
knock/out (zvířecí model s vyřazeným genem kódující studovaný protein) LIF leukemia inhibitory factor M-CSF faktor stimulující kolonie makrofágů MLS makrofágům podobný synoviocyt NF-κB nukleární faktor kappa B OA osteoartóza OB/SC osteoblastová/stromální buňka OCIF osteoclastogenesis inhibitory factor (faktor inhibující osteoklastogenezi) ODAR osteoclast differentiation and activation receptor ODF osteoclast differentiation factor (faktor diferenciace osteoklastů) op/op kmen osteopetrotických myší, kterým chybí gen pro M-CSF OPG osteoprotegerin OSM oncostatin M PGE2 prostaglandin E2 PAK proteinová kináza A PKB/Akt proteinová (serin/threoinová) kináza B PsA psoriatická artritida PTH parathormon PTHrP parathormon related peptid PU.1 transkripční faktor nutný pro diferenciaci makrofágů RA revmatoidní artritida RANK receptor aktivující nukleární faktor kappa B RANKL ligand pro receptor aktivující nukleární faktor kappa B ReA reaktivní artritida SOFA stromal osteoclast forming activity (hypotetický faktor indukující tvorbu osteoklastů) sRANKL solubilní receptor aktivující nukleární faktor kappa B sTNFrI solubilní TNF receptor I TACE TNFα konvertující enzym TCR T buněčný receptor TGFβ1 faktor podporující růst nádorů β1 TNFα tumory nekrotizující faktor alfa TNFRSF-11A TNF superfamily receptor 11A
TNFRSF-11B TNFSF-11 TR1 TRAF TRAIL
TRANCE TRAP VDR
TNF superfamily receptor 11B TNF superfamily 11 TNF receptor like molecule 1 faktor asociovaný s TNF receptorem TNF – related apoptosis – inducing ligand (molekula indukující apoptózu aktivovaných T lymfocytů a dendritických buněk) TNF – related activation induced cytokine tartarát rezistentní kyselá fosfatáza receptor pro vitamin D
BIOLOGICKÁ LÉČBA NOVÁ NADĚJE PRO PACIENTY S REVMATOIDNÍ ARTRITIDOU MUDr. Sabina Hrnčířová Revmatologická a interní ambulance, Praha Atestační práce Revmatoidní artritida (RA) je nejvíce rozšířené zánětlivé revmatické onemocnění. Má systémový charakter a vysoce variabilní průběh. Významně postihuje kvalitu života pacienta a zjevně vede k jeho zkrácení (dle údajů v literatuře o 5 až 10 let). Postihuje v průměru 0,8 % populace (při rozpětí 0,2 až 2,1 %); u nás je počet nemocných postižených touto chorobou odhadován přibližně na sto tisíc osob. /1/ Prevalence onemocnění stoupá s věkem a nejčastěji pozorujeme začátek choroby ve 4. až 5. dekádě života. Onemocnění má samozřejmě i závažný dopad sociální a ekonomický, neboť vede ke snížené pracovní schopnosti postižených jedinců, a tímto i ke snížené kvalitě jejich života. Nejrozšířenější manifestace onemocnění na pohybovém systému je charakterizována chronickým zánětem kloubní synovie, který dříve či později vede k destrukci kloubní chrupavky, k erozím kostních struktur a k těžkým trvalým deformitám zasažených kloubů. Nezřídka se však vyskytují i mimokloubní projevy, jako jsou revmatoidní uzly, vaskulitida, amyloidóza, záněty serózních blan či plicní fibróza.
Etiologie onemocnění nebyla dosud zcela objasněna. V posledních dvou desetiletích však jeho závažnost, poměrně častý výskyt a neuspokojivé možnosti ovlivnění jeho průběhu dosavadními léčebnými prostředky podnítily zintenzivnění studia patogenetických faktorů, které se na vzniku RA podílejí. Byly objasněny některé dosud neznámé mechanismy vzniku a rozvoje zánětu, z nichž nejdůležitější je úloha tzv. cytokinů, což na počátku 21. století otevírá nové možnosti, jak cíleně zasahovat v jednotlivých fázích patogenetického procesu RA. Takovéto léčebné postupy se řadí do tzv. biologické léčby, jelikož jde o ovlivňování nerovnováhy mezi některými protizánětlivými a prozánětlivými mechanismy organismu a takto i celkové autoimunitní povahy onemocnění. Hlavním úkolem současné léčby RA je navodit remisi onemocnění, ev. alespoň snížit jeho klinickou a laboratorní aktivitu. Žádný z dosud běžně používaných chemických léků nedokáže zcela zastavit postup destruktivních změn. /1/ Snad ale není příliš optimistické tvrdit, že biologická léčba by se jednoho dne mohla stát cestou, jak zvrátit postup této choroby a přinést nejen dlouhodobou remisi, ale i trvalé vyléčení. Etiopatogeneze revmatoidní artritidy Na vzniku onemocnění se pravděpodobně podílejí jednak faktory zevní, jednak genetické. Jinými slovy, je možné, že onemocnění spouští u geneticky disponovaných jedinců jistý mikroorganismus. Jedná se o polygenní typ dědičnosti, přičemž podstatný podíl predispozice se spojuje se specifickou genovou sekvencí kódující HLA-DR4 komplex, v rámci něhož se dále rozlišuje několik podtypů. HLA molekuly v membránách buněk naváží polypeptidy pocházející z bílkovinných exogenních či endogenních antigenů a následně je prezentují T-lymfocytům. Ty je pomocí svého receptoru rozpoznávají, na základě toho se aktivují a v rámci série interakcí s dalšími strukturami imunitního systému se rozvíjí celý mechanismus imunitní odpovědi. U vnímavých jedinců dochází k rozvoji nepřiměřené imunitní odpovědi, provázené nadměrnou syntézou prozánětlivých mediátorů. Co se týče faktorů zevních, předpokládá se, že celý autoimunitní proces spouští virová či bakteriální infekce. Z bakteriálních agens připadají v úvahu streptokoky sk. A, stafylokoky, mykoplazmata,
klostridia, yersinie, mykobakteria, Escherichia coli a Proteus mirabilis. Z virů jsou nejpravděpodobnější EBV (virus EpsteinBaarové) a CMV (cytomegalovirus), dále HBV (hepatitis B virus), HTLV-1 (human T lymfocyte virus), parvoviry a virus rubeoly. /2/ Zánět, který se lokalizuje v kloubní tkáni, je provázen výraznou infiltrací synoviální membrány lymfocyty a migrací neutrofilů dovnitř kloubu a do synoviální tekutiny. V synoviální membráně vznikají nové cévy, dochází k růstu granulační tkáně, která je bohatě vaskularizovaná (tzv. pannus) a invazivně se šíří do přilehlých struktur, jež narušuje. Za samotnou destrukci jsou odpovědné proteolytické enzymy, které jsou produkovány buňkami granulační tkáně (makrofágy a fibroblastům podobnými synoviocyty). Napadají nejprve kloubní chrupavku, dále pak kost, šlachy a vazy. Nedojde-li k blokádě aktivovaných zánětlivých mechanismů, proces kloubní destrukce postupuje poměrně rychle a je nevratný. Cytokiny Tento termín se používá pro skupinu látek peptidové, proteinové či glykoproteinové povahy, které působí jako lokální mediátory buněčných pochodů. Pojem „cytokin“ obecně znamená látku uvolňovanou z buňky. Patří sem látky nazývané jako lymfokiny, interleukiny, interferony, růstové faktory či chemokiny. Jejich přirozenou fyziologickou funkcí je regulace nitrobuněčných pochodů. Řídí prakticky veškeré zásadní pochody života buňky od buněčného růstu, diferenciace a obranných reakcí až po projevy buněčné smrti, jako jsou apoptóza a fibróza. Porušená regulace či nadměrná nebo nedostatečná produkce se podílí na rozvoji patofyziologických dějů při autoimunních a zánětlivých onemocněních. Cytokiny jsou tedy regulátory na celulární a pravděpodobně i subcelulární úrovni. Jsou tvořeny lokálně a jejich působení má též lokální charakter – většinou autokrinní nebo parakrinní, event. intrakrinní, kdy molekula zůstává navázána na buněčné membráně (na rozdíl od hormonů, které působí převážně endokrinní cestou, tj. na větší vzdálenost). Jejich produkce je nárazová, krátkodobá a vždy je odpovědí na aktivační podnět. Mají vysokou vazebnou afinitu k cytokinovým receptorům, a proto jejich koncentrace mohou být velmi nízké.
Dosud bylo popsáno velké množství cytokinových molekul, které se na základě strukturální či funkční podobnosti dělí do několika skupin: 1) interleukiny (IL-1 až IL-18), 2) interferony (INF-alfa, beta, gama), 3) růstové faktory (PDGF, TGF-alfa a beta aj.), 4) hematopoetické faktory (GM-CSF, G-CSF aj.), 5) tumor nekrotizující faktory (TNF-alfa, TNF-beta), 6) chemokiny (IL-8, MIP-1 aj.). Někdy se též používá rozdělení na cytokiny prozánětlivé a protizánětlivé. Jejich nerovnováha pak hraje zásadní roli ve spouštěcím mechanismu onemocnění: 1) prozánětlivé (TNF-alfa, IL-1, IL-6, INF-gama aj.), 2) protizánětlivé (TGF-beta, IL-4, IL-10, IL-13, sTNFR aj.). Významným rysem cytokinového působení je jejich pleiotropismus (zastávají více funkcí) a redundance (několik cytokinů může zajišťovat stejnou funkci). Funkce jistého cytokinu se též může měnit v čase, a to i v případě působení na stejnou cílovou buňku, nebo se funkce některých cytokinů mohou sdružovat. Z hlediska komplexního působení se tak jedná spíše o cytokinovou síť se složitými a proměnlivými vzájemnými vztahy. /3/ Regulace působení cytokinů je tedy závislá především na těchto faktorech: 1) produkce jednotlivých cytokinů, 2) sekrece cytokinových inhibitorů a protilátek proti cytokinům, 3) exprese cytokinových receptorů. Tzv. cytokinové receptory (t.j. vazebná místa pro cytokiny) jsou nutným předpokladem pro působení cytokinů. Jsou to složité molekulární struktury exprimované na povrch buňky, které mají obvykle část intracelulární, transcelulární a extracelulární. Podobně jako cytokiny, i tyto receptory je možné rozčlenit do skupin: 1) dle strukturální a funkční povahy intracelulární části molekuly, která po aktivaci spouští sled nitrobuněčných dějů, 2) dle druhu cytokinů, které se mohou vázat na jistý receptor (lze totiž zaznamenat vzájemné překrývání účinku odlišných cytokinů a
vazby na stejné receptory). Aktivací příslušných receptorových molekul spouštějí cytokiny jak obranné, tak destrukční pochody. Jestliže jsou tvorba a působení cytokinů podřízeny fyziologickým regulacím, směřují vždy k ochraně buňky či tkáně. Pokud je však regulace narušena, dochází ke tkáňovému či orgánovému poškození, které se klinicky manifestuje souborem příznaků a projeví se jako jistý typ onemocnění (tak si dnes vysvětlujeme etiopatogenezi nejen revmatoidní artritidy, ale též např. Crohnovy choroby). Principy biologické léčby revmatoidní artritidy Jsou založeny na specifickém ovlivnění jednotlivých fází patologické imunitní reakce prostřednictvím různých biologických látek. Používají se buď látky tělu vlastní – jako jsou cytokiny, cytokinové receptory či přirození antagonisté – anebo látky cizorodé, cíleně připravené – nejčastěji ve formě monoklonálních protilátek. /4/ Jelikož jsou patogenetické děje u revmatoidní artritidy velmi složité a vícestupňové, existuje mnoho teoretických možností, jak do této kaskády zasáhnout. Ne všechny jsou však v praxi úspěšné. 1. Působení na T-lymfocyty T-lymfocyty hrají významnou úlohu především v počátečních fázích zánětlivé reakce. Kumulují se v synoviální membráně a představují téměř 50 % buněk přítomných v zánětem infiltrované tkáni. U tohoto typu léčby byly použity biologické látky zaměřené proti molekulám CD4, CD5, CD7 a CD25. Do této skupiny spadá též působení proti glykoproteinové molekule CD52, která je přítomna kromě lymfocytů též na granulocytech a některých monocytech. V uskutečněných studiích byly používány monoklonální protilátky proti jednotlivým typům lymfocytů. Významných klinických výsledků se však v této oblasti zatím nedosáhlo. I když byla prokázána biologická odezva, klinické efekty dostatečně průkazné nebyly, nebo byly zatíženy významnými nežádoucími účinky (např. závažná lymfopenie prokázaná především u léčby namířené proti CD52). /4/
2. Působení na adhezivní molekuly Tyto molekuly jsou exprimovány hlavně na povrchu krevních a endoteliálních buněk. Expresi zvyšují nebo přímo vyvolávají některé cytokiny, a takto významně ovlivňují patogenezi zánětlivého procesu u revmatického onemocnění. Výsledkem aktivace adhezivních molekul je zachycování krevních elementů na povrchu endotelií, průnik skrze endoteliální stěnu a akumulace ve tkáni postižené zánětem. Některé z adhezivních molekul se vyskytují též v solubilní formě a mohou se podílet na angiogenezi, což může přispívat k dalšímu šíření zánětlivého procesu. Monoklonální protilátka zde byla použita u myší proti imunoglobulinové molekule ICAM-1 (intercellular adhesion molecule-1), která je exprimována na endoteliích a umožňuje adhezi a přestup leukocytů, především Th-lymfocytů. Pokusy o opakovanou léčbu však byly provázeny závažnými nežádoucími účinky zprostředkovanými imunokomplexy. 3. Působení na cytokinovou kaskádu Výsledky výzkumu v této oblasti se zdají zatím nejúspěšnější. Patří sem léčba samotnými cytokiny, dále pak anti-cytokiny, cytokinovými inhibitory a solubilními receptory. Léčba anti-TNF-alfa Je považována za dosud nejúčinnější možnost léčby RA a klinicky je již úspěšně používána. Dobré výsledky jsou též dosahovány v terapii Crohnovy choroby a klinické studie probíhají u psoriatické artritidy a některých spondylartritid. /5/ TNF-alfa je prozánětlivý mediátor, který aktivuje řadu buněk, stimuluje produkci kolagenázy, prostaglandinu E2, expresi adhezivních či HLA molekul. Dále je induktorem sekrece interleukinu-1, který je jako hlavní faktor odpovědný za vznik destrukčních pochodů v kloubu. Blokády TNF-alfa se dosahuje pomocí monoklonální protilátky proti TNF-alfa (infliximab) nebo pomocí solubilního receptoru pro TNF-alfa (etanercept). Vzhledem k významným perspektivám tohoto způsobu léčby a dnes již poměrně rozšířenému používání bude této problematice věnována zvláštní část této práce.
Působení na interleukin-1 (IL-1) Nadprodukce interleukinu-1 se významně podílí na destrukci chrupavek a kostí u RA, a to několika cestami. IL-1 indukuje degradaci proteoglykanů a snižuje jejich tvorbu, což se projeví poškozením chrupavky. Dále podporuje migraci neutrofilních leukocytů do nitra kloubu, které se pak svými mediátory podílejí na kloubní destrukci. A nakonec přímo aktivuje osteoklasty k odbourávání kosti. IL-1 je možno ovlivnit cestou protilátek proti IL-1, solubilních IL-1 receptorů, antireceptorových protilátek či antagonistů receptorů pro IL-1 (IL-1Ra). Tato poslední varianta je podpořena rozsáhlou multicentrickou dvojitě slepou studií, která prokázala významnou klinickou účinnost léčby pomocí IL-1Ra ve srovnání s placebem. Též byla provedena studie, která prokázala účinnost kombinace IL-1Ra a metotrexátu. Vedlejší účinky této terapie byly nevýznamné, jednalo se převážně o kožní reakce po subkutánním podání látky. Tato cesta se jeví jako perspektivní především pro ty pacienty, kteří nereagují na léčbu antiTNF-alfa, jejichž množství se odhaduje na 30 %. /6/ V současné době probíhají zkoušky zcela nového postupu, jak ovlivnit tvorbu IL-1 pomocí inhibice enzymu konvertujícího neaktivní formu na aktivní. Tvorba aktivního IL-1 je totiž výsledkem působení Il-1-beta konvertujícího enzymu (ICE). ICE se také podílí na aktivaci IL-18, který je produkován aktivovanými monocyty a makrofágy a stimuluje Th-1-lymfocyty. Předpokládá se tedy, že by blokáda tohoto konvertujícího enzymu mohla působit proti dvěma stupňům patogenetické kaskády najednou. Ve fázi klinických zkoušek je nyní vysoce specifický inhibitor ICE Pralnacasan. /6/ Působení na interleukin-6 IL-6 vykazuje množství biologických účinků a v případě RA je jeho produkce trvale zvýšená. U RA jsou nalézány jeho vysoké hladiny především v synoviální tekutině. Je produkován fibroblasty, makrofágy, endoteliemi, B i T-lymfocyty. Zvyšuje produkci imunoglobulinů B-lymfocyty, stimuluje růst a aktivaci T-buněk, stimuluje hepatocyty k produkci proteinů akutní fáze (hlavně CRP), stimuluje osteoklasty k odbourávání kosti aj.
Byly podávány protilátky anti-IL-6 u několika lidských jedinců a dále IL-6 receptor u myší. Klinické i laboratorní zlepšení bylo význačné a probíhají další studie. Léčba cytokiny Proběhly studie s podáváním INF-gama a IL-10. IFN-gama je prozánětlivý cytokin, který však antagonizuje některé vlivy TNF-alfa na synoviální fibroblasty. Klinické výsledky nebyly uspokojivé, navíc při jeho podávání může dojít k indukci systémového lupus erythematodes. /4/ IL-10 je protizánětlivým cytokinem syntetizovaným Blymfocyty, makrofágy a Th-2-lymfocyty. Snižuje produkci prozánětlivých interleukinů, TNF-alfa a expresi HLA molekul II. tř. na buňkách prezentujících antigen. Ve studiích na léčbu RA však jeho podávání významné efekty nepřineslo. 4. Terapie kolagenem typu II Opakované podávání malých dávek perorální cestou vyvolává ve střevě aktivaci T-lymfocytů, které produkují inhibiční cytokiny. Lymfocyty, jež se dostanou do zánětem postiženého kloubu, zde pak odpovídají na uvolňování kolagenových fragmentů produkcí TGFbeta, IL-4 a IL-10. Účinek se vysvětluje navozením perorální tolerance, která vede k tzv. antigen specifické bystander supresi. Ve studii u RA nebyly výsledky dostatečně signifikantní, nadějnější však byly u juvenilní chronické artritidy. /4, 6/ 5. Selektivní imunosuprese Jelikož T-lymfocyty patří mezi nejlépe prozkoumané elementy v patogenezi zánětlivého procesu RA, je tento způsob léčby zacílen především na ně. Jedná se o uplatnění proteinů a syntetických polypeptidů, které blokují aktivaci T-buněk na HLA antigenech II. třídy, navozují tolerance efektorových T-buněk nebo aktivují regulace potlačující patogenní CD4+ T-lymfocyty. Na tomto poli nyní probíhají první studie. 6. Genová terapie
Je jedním z nejnovějších postupů a jejím cílem je zavést do postiženého kloubu ty geny, které by kódovaly tvorbu proteinů působících proti udržování zánětlivé reakce. Pokusy probíhají zatím hlavně na zvířatech. U králíků byl např. použit gen kódující IL-1Ra s cílem dosáhnout chondroprotektivního a protizánětlivého efektu a probíhají první studie se zaváděním genu do synoviocytů z malých ručních kloubů u pacientů s RA. Na zvířatech dále probíhaly experimenty s nitrokloubním podáváním genu pro solubilní TNF receptor a gen IL-10. /6/ Tato terapie skýtá bezpochyby značné možnosti a její výzkum bude jistě pokračovat. 7. Terapie imunoglobuliny Imunoglobuliny jsou používány nejen při léčbě deficitů humorální imunity, ale též u některých akutních i chronických zánětlivých onemocnění. Velmi pravděpodobný efekt mají u dermatomyozitidy a možný efekt je popisován i u RA. Ovlivňují nejen samotný počet T-lymfocytů, ale předpokládá se, že působí selektivně i na cytokinovou kaskádu indukcí sekrece sTRNF a IL-1Ra a naopak inhibicí IL-1 pomocí anti-IL-1 protilátek. /4/ 8. Transplantace hematopoetických kmenových buněk Je to metoda, která je v posledních letech snad nejvíce diskutována. V několika případech pacientů s RA byla použita autologní transplantace hematopoetických kmenových buněk získaných z kostní dřeně nebo krve a výsledky byly poměrně příznivé. Je však nutno provést ještě řadu studií, které zodpoví otázky kolem indikace těchto postupů, protože jsou zatíženy rizikem peritransplantační mortality. Rozvoj výzkumu biologické léčby bude jistě dále pokračovat. Dosud přinesl nejen úspěch s použitím anti-TNF-alfa terapie, ale též odhalil mnohé o patogenezi revmatoidní artritidy. Protože RA je onemocnění značně heterogenní, u každého pacienta se na jeho vzniku a vývoji uplatňují jiné patogenetické mechanismy. Tento fakt jistě povede k hledání dalších úspěšných postupů, které by umožnily zasáhnout na různých úrovních rozvoje zánětlivého procesu. Též je třeba uvažovat o kombinované léčbě
biologickými preparáty, protože cytokinová síť se vyznačuje velkou redundancí a pleiotropismem. Nutný je též další výzkum nežádoucích účinků této léčby, který vzhledem k výše uvedeným charakteristikám cytokinů jistě nebude snadný. Existují obavy z možného ovlivnění imunitního systému ve smyslu autoreaktivity a též z podpory vzniku maligních nádorových onemocnění, neboť výše zmíněné mechanismy hrají též většinou významnou roli v protinádorové imunitě. Biologická léčba anti-TNF-alfa Za nejúčinnější možnost biologické léčby RA jsou pokládány postupy ovlivňující TNF-alfa (tumor necrosis factor alfa). Úloha TNF-alfa v zánětlivém procesu TNF-alfa je prozánětlivý cytokin, který se tvoří již v časných fázích zánětlivého procesu. Je produkován především monocytomakrofágovým systémem jako odpověď na stimulaci bakteriálními součástmi, viry, některými cytokiny či fyzikálními vlivy (např. ozářením). /7, 8/ Pro jeho indukci je ale nejdůležitější buněčný kontakt mezi T-lymfocytem a makrofágem. Podstatné je to, že TNF-alfa je tvořen u všech zánětlivých reakcí, ať už je výchozí podnět jakýkoli, což nelze říci o všech ostatních zástupcích cytokinů. TNF-alfa má významný pleiotropní účinek. Aktivuje autokrinně nebo parakrinně okolní makrofágy a indukuje též uvolňování dalších prozánětlivých cytokinů, jako jsou IL-1, IL-6, IL-8, GM-CSF. Zvyšuje produkci prostaglandinů, tkáňových metaloproteináz a vaskulárního endoteliálního růstového faktoru (VEGF). Zvyšuje také expresi HLA antigenů II. třídy a expresi adhezivních molekul. /1, 9/ V menší míře ale ovlivňuje i tvorbu a kumulaci faktorů protizánětlivých, k nimž patří IL-10, IL-1Ra a TGF-beta. /7/ Významný účinek má TNF-alfa na endoteliální buňky. Pod jeho vlivem se endotel stává protrombotickým, což usnadňuje vznik cévních uzávěrů. Zvyšuje též tvorbu adhezivních molekul a usnadňuje tak migraci a průnik polymorfonukleárů a monocytů do místa zánětu. Na počátku zánětlivé reakce je nejdůležitějším mechanismem působení TNF-alfa indukce sekrece IL-1, který významně ovlivňuje chondrocyty. Působí na ně tak, že zastavují tvorbu mezibuněčné tkáně a produkují degradační enzymy. Dále aktivuje osteoklasty, které
způsobují úbytek kostní tkáně. TNF-alfa a IL-1 jsou tedy nejvíce odpovědné za destrukci chrupavky a kosti ve strukturách postižených zánětlivým procesem u RA. Možnosti blokády TNF-alfa V současné době se v klinické praxi využívají dva způsoby blokády TNF-alfa. Látky, které k tomu slouží, jsou: 1) infliximab – chimérická monoklonální protilátka proti TNF-alfa; 2) etanercept – solubilní receptor pro TNF-alfa (sTNFR). 1. Infliximab V prvním případě byly nejrozsáhlejší lidské studie s rekombinantní chimérickou protilátkou zahájeny v roce 1992. Tato látka obsahuje z 25 % myší proteiny lokalizované ve variabilních oblastech imunoglobulinové molekuly a ze 75 % proteiny lidské. Myší část představuje vazebné místo pro TNF-alfa, lidská část odpovídá za efektorovou funkci protilátky. Počáteční výsledky byly natolik pozitivní, že otevřely prostor k dalšímu výzkumu a klinickým zkouškám. Přípravek je nyní registrován v mnoha zemích pod názvem Remicade. Infliximab blokuje biologickou aktivitu TNF-alfa tak, že se váže na molekulu cytokinu jak v její volné podobě, tak ve formě vázané na receptor. Vůči TNF-alfa má vysokou afinitu i specificitu. Za jeden z podstatných mechanismů účinku blokády TNF-alfa se pokládá inhibice exprese vaskulárních adhezivních molekul a zmenšení průniku zánětlivých buněk do postiženého kloubu. Doposud uskutečněné randomizované, placebem kontrolované studie porovnávaly efekt monoterapie infliximabu oproti metotrexátu a oproti kombinované terapii oběma těmito léky. Rozsáhlá randomizovaná, placebem kontrolovaná studie byla provedena v roce 1999 pod názvem ATTRACT (Anti-TNF-alfa Therapy of Rheumatoid Arthritis with Concomitant Therapy). Tato studie probíhala na 34 klinických pracovištích v Evropě a v Severní Americe a celkem do ní bylo zařazeno 428 pacientů, jejichž průměrný věk byl 54 let (z celkového počtu bylo 78 % žen). Jednalo se o pacienty s RA, u nichž byl prokázán neúspěch léčby dvěma až třemi přípravky ze skupiny DMARDs a u nichž aktivita onemocnění přetrvávala i při léčbě metotrexátem v dávce 15 mg týdně.
Studie srovnávala efekt terapie infliximabem (v dávkách 3 mg/kg a 10 mg/kg) podávaného v kombinaci s metotrexátem oproti podávání metotrexátu v monoterapii. Hlavním cílem studie bylo zhodnotit symptomy onemocnění dle kritérií ACR 20 ve 30. týdnu, zhodnotit míru strukturálního kloubního poškození dle Sharpova skóre v 54. týdnu a zhodnotit zlepšení kvality života pomocí HAQ skóre ve 102. týdnu sledování. Ve 30. týdnu byla odpověď ACR 20 zaznamenána u 42 % pacientů léčených infliximabem v dávce 3 mg/kg a u 59 % pacientů léčených infliximabem v dávce 10 mg/kg (vždy v kombinaci s metotrexátem). Ve skupině, které byl podáván jen metotrexát, došlo ke zlepšení pouze v 17 % případů. Zajímavé bylo i hodnocení rentgenologické v 54. týdnu po zahájení terapie: u 285 nemocných léčených kombinovanou léčbou nedošlo během těchto 54 týdnů k žádné progresi erozivních kloubních změn dle Sharpova skóre (zahrnuje jak úbytek kloubní chrupavky, tak stupeň kostních erozí). Přibližně u 50 % nemocných bylo zaznamenáno dokonce zlepšení rentgenologického nálezu. /10, 11, 12/ Něco takového nebylo dosud prokázáno při podávání žádného z přípravků, které byly v léčbě RA zatím použity. Významným zjištěním bylo i to, že rentgenologické zlepšení nezáviselo na klinické odpovědi. Signifikantní léčebné odpovědi bylo dosaženo u 90 % pacientů a účinnost infliximabu byla celkově zhodnocena jako vysoká. Infliximab (Remicade) se v současnosti používá k léčbě RA, některých spondylartritid a Crohnovy choroby. Podává se v intravenózních infuzích v denní dávce 1 až 20 mg/kg (u RA obvykle 3 až 10 mg/kg). Na začátku terapie je odstup mezi jednotlivými dávkami 2 týdny, dále 6 týdnů a pak se podává každý osmý týden. Klinický účinek terapie je zjevný již po prvních dávkách a přetrvává po celou dobu léčby. Po skončení podávání však dochází u většiny pacientů k relapsu choroby, jelikož látka neodstraňuje primární poruchu vedoucí k neregulované nadprodukci cytokinu. Z nežádoucích účinků jsou nejčastější bolesti hlavy, nauzea a zvracení, infekce horních cest dýchacích a infekce urologické, ojediněle TBC infekce, kožní exantémy a pruritus. Přibližně u 17 % pacientů léčených infliximabem byl pozorován výskyt protilátek anti-
dsDNA, u 13 % nový výskyt pozitivity ANA a ojediněle vývoj lupuslike syndromu. Lék je kontraindikován u pacientů se sepsí nebo klinicky manifestními infekcemi a nesmí být podáván v případech známé přecitlivělosti na kteroukoli z jeho komponent. Ve studii ATTRACT nebyl prokázán u nemocných léčených infliximabem zvýšený výskyt nádorových onemocnění ve srovnání s normální populací ani při prodlouženém sledování po ukončení léčby. /11/ 2. Etanercept Druhou možnost blokády TNF-alfa představuje podávání solubilního receptoru pro TNF-alfa (sTNFR). Přípravek etanercept (s obchodním názvem Enbrel) je rekombinantní lidský TNF receptor II fúzovaný s Fc fragmentem lidského imunoglobulinu G1. Působí jako kompetitivní inhibitor vazby TNF-alfa na povrchové receptory na buňkách, a takto snižuje jeho biologickou aktivitu. Dále byl vyvinut přípravek lenercept (kombinace solubilního TNFR a IgG), avšak v jeho případě zatím neproběhl dostatek klinických studií. Rozsáhlé klinické studie s podáváním etanerceptu proběhly v letech 1994 až 1999. Byla zkoumána účinnost jak monoterapie etanerceptem, tak kombinované terapie etanerceptem + metotrexátem. Podávání přípravku vedlo k významnému klinickému zlepšení a i v kombinaci s metotrexátem byla prokázána dobrá tolerance a bezpečnost. Zatím však nebylo vyhodnoceno srovnání účinnosti monoterapie etanerceptem a kombinované terapie etanerceptem + metotrexátem. /9/ Etanercept (Enbrel) se podává dvakrát týdně subkutánně v dávce 25 mg. Ke zlepšení příznaků onemocnění dochází u RA již v prvních týdnech léčby. Účinnost etanerceptu je prokázána též u juvenilní chronické artritidy. Mezi nejčastější nežádoucí účinky patří lokální kožní reakce v místě po aplikaci, která má charakter erytému, výjimečně bolestivého otoku. Není však důvodem k přerušení léčby, protože zpravidla odezní nejdéle do tří dnů. Další nežádoucí účinky zahrnují infekce horních cest dýchacích, pneumonie, pyelonefritidy, sepse a TBC infekce. Bylo popsáno několik případů vzniku
leukocytoklastické nekrotizující vaskulitidy na těch místech kůže, kde etanercept nebyl aplikován. Po vysazení léčby etanerceptem všechny tyto případy dobře zareagovaly na podávání kortikosteroidů. /9, 13/ V případě RA by infliximab a etanercept měly být indikovány u těch nemocných, kteří nedostatečně odpovídají na léčbu minimálně dvěma léky ze skupiny DMARDs, přičemž jedním z těchto léků by měl být metotrexát. Aktivita choroby by měla být vysoká (index DAS28 vyšší než 5,1) a léčba anti-TNF-alfa by měla vést během 8-12 týdnů k prokazatelnému zlepšení jak po stránce klinické, tak s ohledem na laboratorní ukazatele. K objektivizaci poklesu aktivity se doporučuje sledovat pokles indexu DAS28 – měl by být dosažen pokles alespoň o hodnotu 1,2. V současnosti se jeví jako nejúčinnější kombinovat TNF-alfa blokující preparáty s metotrexátem, což bylo shledáno jako bezpečné. /14/ Na celosvětové úrovni probíhá výzkum možností dalších kombinací s jinými přípravky ze skupiny DMARDs. Základní problém při využívání již registrovaných přípravků zatím představuje jejich vysoká cena, avšak můžeme doufat, že je jen otázkou času, kdy bude dostupnost této léčby z ekonomického hlediska snazší. V jednotlivých státech vznikají směrnice pro indikaci těchto přípravků, u nás vydala začátkem tohoto roku Česká revmatologická společnost „Doplněk standardních postupů pro léčbu RA“, který se zabývá právě praktickými postupy při léčbě anti-TNF-alfa. Závěr Biologická léčba revmatoidní artritidy představuje důležitý předěl v dosavadním pohledu na tuto chorobu. S výzkumem nových léčebných prostředků pokročilo i poznání patogenetických mechanismů, které onemocnění vyvolávají. Úloha cytokinů se dostala do popředí a na základě znalosti jejich role v mechanismu zánětu lze v budoucnu dojít k významným úspěchům v léčbě tohoto onemocnění. Vzhledem k charakteristikám cytokinů a jejich úloze v etiopatogenezi zánětlivých onemocnění lze předpokládat, že by mohlo být dosaženo významných úspěchů při kombinované terapii cytokiny. Na tomto poli probíhají rozsáhlé studie, prozatím na zvířatech. /3/
Použití těchto nových léčebných postupů je velkou nadějí pro všechny nemocné s revmatoidní artritidou. I když zatím nemohou poskytnout trvalé vyléčení, přinesou výraznou úlevu od bolesti, zpomalí celkový průběh choroby, zlepší kvalitu života pacientů a zabrání jejich předčasné invalidizaci. Literatura 1. Vencovský, J.: Léčba revmatoidní artritidy pomocí využití blokády cytokinu TNF-alfa. Lékařské listy, 2000, 17, s. 10-11. 2. Rovenský, J., Pavelka, K. a ost.: Klinická reumatológia. Osveta, Martin, 2000, s. 213-250. 3. Kavanaugh, A.: Combination Cytokine Therapy: The Next Generation of Rheumatoid Arthritis Therapy? Arthritis and Rheumatism, 47, 2002, č. 1, s. 87-92. 4. Vencovský, J.: Biologická terapie RA. Kapitola z připravovaného vydání Revmatologie. 5. Štolfa, J., Hrba, J.: Novinky v léčbě spondylartritid. Lékařské listy, 2001, 17, s. 8-10. 6. Vencovský, J.: Perspektivy biologické terapie revmatoidní artritidy jinými prostředky než přímou blokádou TNF-alfa. Lékařské listy, 2001, 17, s. 18-20. 7. Remicade. Monografie produktu firmy Shering-Plough, 11/2000. 8. Arend, W.P.: Physiology of cytokine pathways in rheumatoid arthritis. Arthritis and Rheumatism, 45, 2001, č. 1, s. 101-106. 9. Tegzová, D., Forejtová, Š.: Použití anti-TNF-alfa blokujícího účinku v léčbě revmatoidní artritidy. Lékařské listy, 2001, 17, s. 15-17. 10. Klippel, J.H.: Biologic Therapy for Rheumatoid Arthritis. The New England Journal of Medicine, 343, 2000, č. 22, s. 1640-1641. 11. Lipsky, P.E.: Van der Heijde, D.M., St. Clair, E.W. a ost. (Study Group for ATTRACT): Infliximab and Methotrexate in the Treatment of Rheumatoid Arthritis. The New England Journal of Medicine, 343, 2000, č. 22, s. 1594-1602. 12. Pisetsky, D.S., St. Clair, E.W.: Progress in the Treatment of Rheumatoid Arthritis. JAMA, 286, 2001, č. 22, s. 2787-2790. 13. Bathon, J.M., Martin, R.W., Fleischmann, R.M. a ost.: A Comparison of Etanercept and Methotrexate in Patients with Early
Rheumatoid Arthritis. The New England Journal of Medicine 343, 2000, č. 22, s. 1586-1593. 14. Vencovský, J., Tegzová, D., Pavelka, K.: Doplněk standardních postupů u revmatoidní artritidy. Česká revmatologie, 2002, 1, s. 31-40. 15. Cohen, M.D.: Treatment of Rheumatoid Arthritis. Arthritis and Rheumatism, 2001, 45, s. 530-532. ŠKOLICÍ AKCE V REVMATOLOGII 209701 Farmakoterapie revmatických chorob Určeno pro lékaře v praxi. Program: Farmakoterapie zánětlivých a degenerativních revmatických onemocnění, krystalových artropatií, lymeské boreliózy a dalších onemocnění. Vedoucí: MUDr. M. Olejárová, CSc. Místo konání: Praha 4, Budějovická 15 Datum konání: 17. 10. 2003 Počet účastníků: 25 209702 Spondylartropatie Určeno pro revmatology, internisty, ortopedy. Program: Současné pohledy na etiopatogenezi spondylartropatií, moderní diagnostika spondylartropatií, novinky v terapii. Vedoucí: prof. MUDr. K. Pavelka, DrSc. Místo konání: Praha 4, Budějovická 15 Datum konání: 14. 11. 2003 Počet účastníků: 25 209703 Specializační odborná stáž v revmatologii Určeno pro lékaře v přípravě k atestaci z revmatologie. Program: Základní znalosti revmatických onemocnění z hlediska epidemiologie, etiopatogeneze, klinického obrazu, vyšetřovacích metod, diagnózy, diferenciální diagnózy, komplexní léčby. Osvojení praktických dovedností – funkční vyšetření a intraartikulární aplikace léků. Školitel: prof. MUDr. K. Pavelka, DrSc.
Místo konání: Praha 2, Na Slupi 4, Subkatedra revmatologie Datum konání: 22. 9. – 14. 11. 2003 Počet účastníků: 5
