ФУНДАМЕНТАЛЬНА МЕДИЦИНА
МОМЕТАЗОНУ ФУРОАТ — МЕНШ СПЕЦИФІЧНИЙ ГЛЮКОКОРТИКОЇД, НІЖ ФЛЮТИКАЗОНУ ПРОПІОНАТ*
Скорочений виклад
*Препарат зареєстрований в Україні компанією “ГлаксоСмітКляйн” під назвою ФЛІКСОТИД.
За останні десятиріччя місцеві синтетичні кортикостероїди стали для багатьох препаратами вибору для контролю хронічного запалення, яке характерне для астми та алергічного риніту. Хоча клінічна ефективність беклометазону та будесоніду добре з’ясована, усе ж багато побічних ефектів асоціюються з довготерміновим застосуванням високих доз цих інгаляційних кортикостероїдів. До них належать зниження мінеральної щільності кісток, сповільнення росту, поява шкірних уражень, розвиток катаракти та порушення механізмів контролю глюкози крові. Все це є наслідком системного впливу кортикостероїди незважаючи на його місцеве застосування. Спроби максимально знизити такі потенційні побічні ефекти привели до відкриття нового покоління кортикостероїдів, які мають не тільки більший потенціал дії, а й швидшу елімінацію з системного кровоплину. Провідними серед нового покоління кортикостероїдів є флютиказону пропіонат (ФП) та мометазону фуроат (МФ). Ці препарати нині активно пропагують як для ендоназального, так і для інгаляційного використання при лікуванні численних запальних захворювань дихальних шляхів.
Дія кортикостероїдів проявляється через глюкокортикоїдні рецептори (ГР). Останні входять до групи ядерних стероїдних рецепторів, до яких також належать прогестеронові, естрогенові, мінералокортикоїдні та андрогенові рецептори. Ці рецептори за структурою дуже подібні, і багато синтетичних лігандів можуть зв’язуватися з більш як одним видом рецепторів. У спокійному стані ГР наявні в цитозольному комплексі, який включає супровідний білок (shaperone protein) — протеїн теплового шоку (heat shock protein) (hsp90). Після зв’язування ліганду рецептор вивільнюється з hsp90-комплексу і швидко переміщується в ядро, де, як й інші ядерні рецептори, модулює експресію гена шляхом зв’язування з певними елементами ДНК у межах генів-активаторів. Ці елементи глюкокортикоїдної відповіді (ЕГВ) мають форму недосконалих паліндромів, з якими зв’язуються рецептори як гомодимери і діють як фактор транскрипції. Однак останніми роками з’ясовано, що ГР також можуть регулювати експресію генів від активаторів, коли бракує будь-яких ЕГВ, шляхом прямої взаємодії з іншими факторами транскрипції, до яких належать ядерний фактор (NF)-kB, активаційний протеїн (АР)-1 та члени сімейства передавачів та активаторів сигналу (STAT). Багато генів, регульованих (NF)-kB та (AP)-1, активно залучені в запальний процес. Вважають, що пригнічення активності факторів транскрипції є основним механізмом, що лежить в основі протизапальної ефективності кортикостероїдів.
Спроби порівняти клітинну активність ФП та МФ ніколи не вдавалися через відмінності в будові молекул. Тому фармакологію цих важливих кортикостероїдів порівнювали в численних клітинних функціональних системах, створених для визначення не тільки функції ГР, а й впливу на інші стероїдні рецептори.
МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИ
Клітинні лінії
Усі материнські клітинні лінії було отримано від Європейської колекції клітинних культур. COS-1-клітини (фібробласти нирок мавпи) та T47D клітини (клітини раку грудної залози людини) вирощували в модифікованому середовищі Дальбекко. Клітини Ішікава (клітини аденокарциноми ендометрію людини) вирощували на фенольному середовищі DMEM. Похідні А549-клітин (клітини епітеліальної карциноми легень людини) вирощували на фенольному середовищі DMEM.
Після додавання кортикостероїду до клітинних ліній вимірювали ГР-опосередковану трансактивацію гена, ГР-опосередковану трансрепресію активності ядерного фактору-λB прогестероново-рецепторно-опосередковану трансактивацію генів, естрогено-рецепторно-опосередковану трансактивацію генів, мінералокортикоїдно-рецепторно-опосередковану та андрогено-рецепторно-опосередковану трансактивацію генів.
РЕЗУЛЬТАТИ
В епітеліальних легеневих клітинах A549 дексаметазон стимулює підвищення в 5,1 ±0,7 разів експресію гена з концентрацією, яка генерує 50% максимальний ефект (EC50), 8 нМ (рис. 1а). Нове покоління кортикостероїдів ФП та МФ більш як на 2 порядки активніше, ніж дексаметазон, сягаючи рівнів ЕС50, 25 нМ та 20 нМ відповідно (рис. 1а). Хоча МФ досягає такого самого максимального ефекту, як і дексаметазон, висока концентрація ФП стійко стимулювала помірно підвищені рівні експресії гена (144 ± 14%, р<0,01).
Здатність кортикостероїдів пригнічувати активність прозапального фактору транскрипції NF-kB оцінювали при використанні ліній клітин А549. Усі три кортикостероїди пригнічували стимульовану активацію NF-kB у дозозалежний спосіб зі значеннями концентрації, яка становила 50% максимального інгібіторного ефекту (ICM) 4 пМ (ФП), 10 пМ (МФ) та 0,2 нМ (дексаметазон). Знову ж таки, інші ліганди стероідних рецепторів не могли пригнічувати експресію гену NF-kB у цих клітинах.
Оцінювали специфічність ФП та МФ щодо ГР. Для вимірювання активності дії на прогестеронові рецептори використовували клітини T47D — лінії клітин раку грудної залози, які природно мають інтенсивну експресію прогестеронових ре цепторів і реагують на прогестини з підвищенням клітинної експресії лужної фосфатази. ФП стимулює експресію лужної фосфатази в T47D-клітинах, досягаючи 80 ± 5% (р < 0,01) максимальної відповіді на прогестерон з ЕС50 1 нМ (рис. 2а). МФ є безумовно повним агоністом, він мав більш як на порядок більший потенціал дії, ніж від ФП з ЕС50 50 пМ (рис. 2а). На противагу їм дексаметазон міг тільки стимулювати лужну фосфатазу в концентрації >1 мкМ, незважаючи нате що естрадіол, альдостерон та тестостерон були неактивні. Усі ефекти прогестерону, ФП та МФ були зворотні після попереднього впливу на клітини антагоніста прогестеронових/глюкокортикоїдних рецепторів RU486, засвідчуючи, що зазначені ефекти є опосередкованими через рецептори (рис. 2б). Отже, ФП і МФ не є суто кортикостероїдами, вони мають суттєву активність щодо прогестеронових рецепторів.
Клітини Ішікава, клітини раку ендометрію, постійно мають інтенсивну експресію естрогенових рецепторів та реагують на естрогени підвищенням експресії лужної фосфатази, поки ліганди, специфічні до інших стероїдних рецепторів (включаючи дексаметазон), є неактивними. ФП та МФ були нездатні стимулювати експресію лужної фосфатази в клітинах Ішікава (рис. 3а), жоден кортикостероїд не був здатний антагоністично впливати на ефект естрадіолу (рис. 3б). Це свідчить про те, що ні ФП, ні МФ не мають жодної перехресної активності щодо естрогенових рецепторів у клітинах Ішікава.
У клітинах COS-1 ліганд андрогенових рецепторів тестостерон був спроможний стимулювати експресію гена з ЕС50, 0,6 нМ (рис. 4а). Цій активації запобігало попереднє оброблення клітин антагоністом андрогенових рецепторів ципротероном. І МФ, і ФП засвідчували дуже слабу агоністичну активність щодо андрогенових рецепторів, яка сягала >18% максимальної реакції на тестостерон (рис. 4а). Замість цього обидва препарати діяли як антагоністи андрогенових рецепторів, хоча концентрації, при яких виникала така дія, були більш як на три порядки вища, ніж концентрація при дії на ГР (1,7 мкМ та 70 нМ для ФП та МФ відповідно; рис. 4б). Дексаметазон не засвідчував жодної активності на андрогенові рецептори в концентраціях до 1 мкМ.
У клітинах COS-1 ліганд мінералокортикоїдних рецепторів альдостерон потенційно стимулював збільшення активності гена при ЕС50 50 пМ. На відміну від цього, ФП не міг стимулювати реакцію навіть у таких високих концентраціях, як 1 мкМ (рис. 5а). Проте МФ індукував часткову активацію мінералокортикоїдних рецепторів, генеруючи 30% максимальної відповіді на альдостерон з ЕС50 3 нМ (рис. 5а). Дексаметазон був повним агоністом (ЕС5010 нМ). Ефекти альдостерону, дексаметазону та МФ не блокувалися попереднім обробленням клітин спіронолактоном, специфічним антагоністом мінералокортикоїдних рецепторів (МР). При високих концентраціях ФП діяв як антагоніст альдостерону в цих клітинах з ІС50 80 нМ, тодіяк МФ частково блокував альдостероно-стимулювані реакції в таких самих концентраціях, які індукують активність МР (пригнічення 60%, ІС50 3 нМ; рис. 5б). Отже, тоді як ФП є слабим антагоністом мінералокортикоїдних рецепторів, МФ є відносно сильним частковим агоністом мінералокортикоїдних рецепторів.
ОБГОВОРЕННЯ
У цьому дослідженні автори чітко демонструють, що МФ та ФП по суті не відрізняються за своїми ефектами на ГР щодо потенціалу трансактивації та трансрепресії генів. Однак вони засвідчили, що МФ є суттєво менш специфічним щодо ГР, ніж ФП. По-перше, МФ був більш як на порядок сильнішим, ніж ФП, як агоніст прогестеронових рецепторів, що робить його одним з найбільш потужних прогестинів. По-друге, МФ був відносно сильним частковим агоністом мінералокортикоїдних рецепторів, тоді як ФП був суто антагоністом зі слабим потенціалом дії.
Побічні ефекти, про які повідомляють при інгаляційному введенні глюкокортикоїдів, є наслідком системної експозиції стероїда, незважаючи на місцеве застосування. ФП та МФ мають певні фармакологічні профілі (затримка в легенях, швидкий метаболізм), які повинні звести до мінімуму такі ефекти. Проте продовжують повідомляти про докази системної експозиції. Жоден кортикостероїд не має будь-якої активності щодо естрогенових рецепторів, і хоч обидва вони діють як антагоністи андрогенових рецепторів, концентрації, при яких ці ефекти спостерігають, були суттєво вищими, ніж концентрації, які є фізіологічно значущими. ФП та МФ були агоністами прогестеронових рецепторів. Проте ефекти ФП були відносно слабими, ФП також проявляє неістотну прогестероноподібну активність (5%). На відміну від цього, МФ є більш як на порядок сильнішим, ніж ФП, при дії на прогестеронові рецептори. Це виражено настільки, що криві "концентрація-реакція" для дії МФ на ГР та прогестеронові рецептори збігаються. Отже, 100 нМ МФ, які мають таку саму реакцію, як і 100 нМ ФП на ГР, також засвідчують суттєву активність щодо прогестеронових рецепторів (70% максимуму; рис. 4а). Тому якщо системна експозиція є достатньою для генерування ефектів, опосередкованих через ГР (наприклад, пригнічення гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової системи), то дуже імовірно, що МФ також активує прогестеронові рецептори, тоді як ФП так не діє. Надмірна активація прогестеронових рецепторів, імовірно, призведе до порушення регуляції місячного циклу та/або погіршення передменструального синдрому. Такі ефекти можуть бути більш виражені або важчі в жінок з попередніми менструальними розладами. Звісно, надмірна активація прогестеронових рецепторів урешті-решт матиме контрацептивний ефект. Властивості МФ та ФП, які мають ідентичну активність щодо ГР, але дуже суттєві відмінності в активності щодо прогестеронових рецепторів, необхідно враховувати в дизайні клінічних досліджень, які з’ясують, чи ці спостереження in vitro мають якесь клінічне значення.
Подібні висновки можна зробити щодо дії на мінералокортикоїдні рецептори. ФП діє як антагоніст зі слабим потенціалом (80 нМ), а МФ проявляє себе як класичний частковий агоніст з потенціалом впливу на мінералокортикоїдні рецептори більш як у 10 разів сильнішим, ніж ФП (3 нМ). Хоча такі концентрації є незначно вищими від тих, які стимулюють ГР, навіть невеликий вплив на мінералокортикїдні рецептори може призвести до розладів гомеостатичних механізмів, які регулюють електролітний баланс. Це може призвести до появи клінічних проявів після довготривалого використання кортикостероїдів або після відміни кортикостероїда.
Результати цього дослідження висвітлюють суттєві нові проблеми, які можуть бути підґрунтям появи побічних ефектів нового покоління інгаляційних кортикостероїдів. Звичайно, якщо спостерігають системні ефекти внаслідок дії на глюкокортикоїдні рецептори, то тим більша імовірність при застосуванні мометазону фуроату також спостерігати ефекти, пов’язані з впливом на прогестеронові та мінералокортикоїдні рецептори, порівняно з флютиказону пропіонатом. Імовірно, що різні особи або групи осіб можуть мати більшу або меншу чутливість до розладів цих важливих гормональних систем, а ефекти можуть бути набагато суттєвіші при пролонгованому використанні препаратів. Необхідні подальші проспективні та ретроспективні дослідження для з’ясування значення цих знахідок, але в майбутньому ці міркування можуть вплинути на рішення, який кортикостероїд призначити в певних ситуаціях з урахуванням досягнення в пацієнта найліпшого імовірного профілю безпеки.