Нажмите "Enter", чтобы перейти к контенту

Антиоксидантная терапия при ХОБЛ

Antioxidant therapies in COPD
Источник: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2706605/

Окислительный стресс является важной особенностью патогенеза ХОБЛ. Ориентация окислительного стресса на антиоксиданты или повышение эндогенного уровня антиоксидантов, вероятно, будет полезной при лечении ХОБЛ. Антиоксиданты, такие как молекулы тиола (глутатион и муколитические лекарственные средства, такие как N-ацетил-L-цистеин и N-acystelyn), диетические полифенолы (куркумин, ресвератрол, зеленый чай, катехины / кверцетин), эрдостейн и соль карбоцистеина лизина, все (NF-κ B), регуляция генов биосинтеза глутатиона, ремоделирование хроматина и, следовательно, воспалительная экспрессия генов. Сообщалось также, что специфические спиновые ловушки, такие как α-фенил-N-трет-бутилнитрон, каталитический антиоксидант (миметик ECSOD), порфирины (AEOL 10150 и AEOL 10113) и миметик супероксиддисмутазы M40419, ингибируют воспаление, вызванное сигаретным дымом ответы in vivo. Поскольку в патогенезе ХОБЛ участвует множество окислителей, свободных радикалов и альдегидов, возможно, что терапевтическое введение нескольких антиоксидантов будет эффективным при лечении ХОБЛ. Обсуждаются различные подходы к повышению антиоксидантной способности легких и клинические испытания антиоксидантных соединений при ХОБЛ.

Реактивные виды кислорода (ROS), такие как супероксидный анион (O2 • -) и гидроксильный радикал (OH), являются высокостабильными видами с неспаренными электронами, способными инициировать окисление. Легкие постоянно подвергаются воздействию окислителей, которые генерируются либо эндогенно метаболическими реакциями (например, от транспорта митохондриального электрона во время дыхания или при активации фагоцитов), либо экзогенно, например, от загрязнителей воздуха или сигаретного дыма. Производство ROS напрямую связано с окислением белков, ДНК и липидов, которые могут вызывать прямое повреждение легких или индуцировать различные клеточные ответы путем генерации вторичных метаболических реактивных видов. ROS может изменять ремоделирование внеклеточного матрикса и кровеносных сосудов, стимулировать секрецию слизи, инактивировать антипротеазы, вызывать апоптоз и регулировать клеточную пролиферацию (Rahman and MacNee 1996a, 1999). Кроме того, повышенные уровни ROS были вовлечены в инициирование воспалительных реакций в легких посредством активации транскрипционных факторов, таких как ядерный фактор-каппаба (NF-κ B) и активатор-белок-1 (AP-1), трансдукция сигнала, ремоделирование хроматина , и экспрессия генов провоспалительных медиаторов (Rahman and MacNee 1998, Rahman 2003) (рисунок 1). Поскольку в патогенезе ХОБЛ участвует множество окислителей, свободных радикалов и альдегидов, возможно, что терапевтическое введение различных антиоксидантов будет эффективным при лечении ХОБЛ.

В этой статье обсуждается обоснование антиоксидантного терапевтического вмешательства в свете окислительного стресса при лечении ХОБЛ.

ХОБЛ — это медленное, прогрессивное состояние, характеризующееся ограничением воздушного потока, которое в значительной степени необратимо (ATS 1995; Pauwels et al., 2001). Курение сигарет является основным этиологическим фактором в этом состоянии. Более 90% пациентов с ХОБЛ являются курильщиками, но только 15-20% курильщиков сигарет показывают быстрое снижение FEV1 и развивают болезнь (Snider 1989). Повышенная окислительная нагрузка у курильщиков обусловлена ​​тем фактом, что сигаретный дым содержит более 1017 молекул окислителя / свободных радикалов на слой и более 4700 химических веществ (Church and Pryor 1985).

Общей чертой ХОБЛ является развитие воспалительного ответа, характеризующегося активацией эпителиальных клеток и резидентных макрофагов, рекрутированием и активацией нейтрофилов, эозинофилов, моноцитов и лимфоцитов (Rahman and MacNee 1996a). Активация макрофагов, нейтрофилов и эозинофилов вырабатывает O2 • -, который быстро превращается в H2O2 под действием супероксиддисмутазы (SOD) и • OH образуется неферментативно в присутствии Fe2 + в качестве вторичной реакции. ROS также может генерироваться внутриклеточно из нескольких источников. Первичный ROS-генерирующий фермент представляет собой NADPH-оксидазу, сложную ферментную систему, которая присутствует в фагоцитах и ​​эпителиальных клетках. В дополнение к оксидазе NADPH фагоциты используют другие ферменты для получения ROS, который включает активность пероксидаз гема (myeloperoxidase, MPO) или эозинофильной пероксидазы (EPO). Супероксидный анион и H2O2 также могут быть получены митохондриями и реакцией ксантина / ксантиноксидазы (XO). Было показано, что активность XO повышается в белковой жидкости бронхоальвеолярного лаважа (BAL) и плазме пациентов с ХОБЛ по сравнению с нормальными индивидуумами. Это связано с повышенными уровнями пероксида O2 — и липидов (Pinamonti et al., 1998).

Идентификация неинвазивных биомаркеров окислительного стресса имеет важное значение, поскольку антиоксидантные клинические испытания или исследования по добавлению потенциально могут контролироваться путем измерения маркеров окислительного стресса. Недавние исследования были сосредоточены на применении неинвазивных методов, таких как биомаркеры в выдыхаемом конденсате дыхания для оценки окислительного стресса при ХОБЛ (Рахман и Келли 2003, Рахман и Бисвас, 2004). У курильщиков и пациентов с ХОБЛ более высокий уровень выдыхаемой H2O2, чем у некурящих, и уровни еще выше во время обострений ХОБЛ (Kharitonov and Barnes 2001; Montuschi and Barnes 2002). Уровни 8-iso-простагландина F2α (8-изопростана) в выдыхаемом конденсате дыхания повышаются у здоровых курильщиков и более заметно у пациентов с ХОБЛ, что отражает степень окислительного стресса (Rahman and MacNee 1998; Montuschi et al., 2000). Было показано, что неспецифические продукты перекисного окисления липидов, такие как реакционноспособные вещества тиобарбитуровой кислоты (TBARS), повышаются при конденсации дыхания и в легких пациентов со стабильной ХОБЛ (Pratico et al 1998, Nowak et al 1999). Было также показано, что другие специфические продукты перекисного окисления липидов, такие как малондиальдегид и 4-HNE, увеличены в выдыхаемом конденсате дыхания пациентов с ХОБЛ (Rahman et al., 2000, Rahman, van Schadewijk, et al., 2002; Aoshiba et al., 2003).

Курение и обострения ХОБЛ приводят к снижению антиоксидантной способности в плазме в сочетании с обедненными сульфидринами белка в плазме (Rahman et al 1996, 1997; Corradi et al., 2003). Снижение антиоксидантной способности у курильщиков происходит временно во время курения и быстро решается после прекращения курения. Однако при обострениях ХОБЛ антиоксидантная способность остается низкой в ​​течение нескольких дней после начала обострения, стремясь вернуться к нормальным значениям во время выздоровления после обострения (Rahman et al 1997). Истощение антиоксидантной способности можно частично объяснить увеличенным высвобождением ROS из нейтрофилов периферической крови, что подтверждается значительной отрицательной корреляцией между высвобождением аниона супероксида нейтрофилов и антиоксидантной способностью плазмы (Rahman et al 1996). Таким образом, есть очевидные доказательства того, что окислители в сигаретном дыме заметно уменьшают плазменные антиоксиданты, которые могут играть важную роль в патогенезе ХОБЛ. Кроме того, возможно, что межличностные различия в антиоксидантной способности могут способствовать различиям в восприимчивости к ХОБЛ, вызванному сигаретным дымом. Поэтому крайне важно предложить обоснование антиоксидантной терапии, улучшающей повышенный окислительный стресс и, следовательно, воспалительную реакцию при ХОБЛ. Существуют различные варианты улучшения антиоксидантного экрана легких (таблица 1).

Истощение общей антиоксидантной способности у курильщиков связано с уменьшением уровней основных антиоксидантов плазмы у курильщиков (Pelletier 1970, Petruzzelli et al 1990, Duthie et al., 1991; Antwerpen et al., 1993; Bridges et al., 1993; Mezzetti et al., 1995; Rahman and MacNee 1996a). Эти исследования показывают истощение витамина С, витамина Е, β-каротина и селена в сыворотке хронических курильщиков и пациентов с ХОБЛ (Pelletier 1970; Chow et al 1986; Duthie et al., 1991; Antwerpen et al., 1993; Bridges et al. 1993; Mezzetti et al., 1995, Tug et al., 2004). Более того, снижение уровня витамина Е и уровня витамина С наблюдалось в лейкоцитах и ​​БАЛ от курильщиков (Barton and Roath 1976, Bridges et al 1990, Theron et al 1990). Аскорбат является особенно важным антиоксидантом в плазме (Pacht et al 1988). Пероксидирование липидом липидов, индуцированное сигаретой, in vitro, снижается аскорбатом (Cross et al 1994). Снижение уровня витамина Е и незначительное увеличение витамина С было показано в жидкости БАЛ курильщиков по сравнению с некурящими (Rahman and MacNee 1996b). Аналогичным образом, альвеолярные макрофаги у курильщиков имеют как повышенный уровень витамина С, так и увеличение поглощения аскорбата, что указывает на то, что эти клетки пытаются восстановить свой антиоксидантный баланс (Rahman and MacNee 1996b).

Диетические антиоксидантные добавки являются одним из простейших подходов к укреплению систем антиоксидантной защиты. Было предпринято попытку введения витамина С, витамина Е и β-каротина у курильщиков и пациентов с ХОБЛ (Cross et al., 1993; Allard et al., 1994; Rautalahti et al., 1997; Steinberg and Chait 1998; Aghdassi et al., 1999; Habib et. al 1999, Lykkesfeldt et al., 2000) (таблица 2). В общей популяции существует положительная связь между диетическим потреблением антиоксидантных витаминов и функцией легких. Эпидемиологические исследования продемонстрировали отрицательные ассоциации приема диетического антиоксиданта с легочной функцией и с обструктивной болезнью дыхательных путей (Grievink et al., 1998). Бриттон и его коллеги (1995) продемонстрировали положительную связь между диетическим потреблением антиоксидантного витамина Е и функцией легких в популяции из 2633 пациентов, подтверждая гипотезу о том, что этот антиоксидант может играть роль в защите от развития ХОБЛ. Другое исследование показало, что уровни антиоксидантов в рационе могут быть возможным объяснением различий в смертности от ХОБЛ в разных популяциях (Sargeant et al., 2000). Диетические полиненасыщенные жирные кислоты также могут защищать курильщиков от табака от развития ХОБЛ (Shahar et al 1999). Эти исследования подтверждают концепцию того, что диетические антиоксидантные добавки, включая полифенолы, могут быть возможной терапией для предотвращения или ингибирования окислительного стресса и воспалительных реакций, которые являются ключевыми чертами в развитии ХОБЛ.

Антиоксидантные витаминные добавки уменьшают окислительный стресс у курильщиков, измеряемый как уменьшение уровня пентана в дыхании как показатель перекиси липидов в дыхательных путях (Euler et al 1996). Дитрих и его коллеги (2002) недавно показали, что витамин С или антиоксидантная смесь, содержащая витамин С, α-липоевую кислоту и витамин Е, снижают уровни F2-изопростана в плазме у курильщиков с высоким индексом массы тела, что свидетельствует о модуляции окислительного стресса легких с этими пищевые добавки. Это исследование показало, что курение сигарет истощает множество антиоксидантов, необходимых для гашения ряда свободных радикалов, присутствующих в сигаретном дыме, и препятствует воспалительному ответу, вызванному курением сигарет. Тем не менее, срочные клинические испытания с использованием диетических антиоксидантных витаминов и полифенолов срочно необходимы для решения положительного эффекта этих антиоксидантов при ХОБЛ.

Развитие и прогресс ХОБЛ связаны с повышенным окислительным стрессом или уменьшенными антиоксидантными ресурсами (Boots et al 2003). Самый прямой способ устранить дисбаланс окислителя при ХОБЛ будет заключаться в увеличении способности легких производить антиоксиданты. Различные способы, с помощью которых можно сделать это, были предприняты с различным успехом.

Антиоксидант глутатиона тиола (GSH) концентрируется в эпителиальной жидкости для футеровки по сравнению с плазмой (Cantin et al 1987, Pacht et al 1988) и имеет важную защитную роль в воздушных пространствах и внутриклеточно в эпителиальных клетках. Несколько исследований показали, что гомеостаз GSH может играть центральную роль в поддержании целостности эпителиального барьера воздушного пространства легких. Снижение уровней GSH в эпителиальных клетках приводит к потере барьерной функции и повышенной проницаемости (Li et al 1996, Morrison et al 1999). Исследования на людях показали повышенные уровни GSH в эпителиальной футеровочной жидкости у хронических курильщиков сигарет по сравнению с некурящими (Cantin et al 1987, Morrison et al 1999). Однако это увеличение отсутствует сразу после острого курения сигарет (Morrison et al 1999). Двукратное увеличение БАЛ-жидкости GSH у хронических курильщиков может быть недостаточным для борьбы с чрезмерной нагрузкой на окислитель во время курения, когда может произойти острое истощение GSH (Harju et al 2002). Харью и его коллеги (2002) обнаружили, что иммунореактивность литразы глутамата цистеина (GCL), ограничивающего скорость фермента в синтезе GSH, была уменьшена в дыхательных путях курильщиков по сравнению с некурящими, что указывает на то, что сигаретный дым предрасполагает клетки легких к текущему окислителю стресс. Neurohr и его коллеги (2003) недавно показали, что снижение уровней GSH в жидкостных клетках BAL у хронических курильщиков связано с уменьшением экспрессии легкой субъединицы GCL без изменения экспрессии тяжелой субъединицы GCL. Ожидается, что увеличение активности GCL приведет к увеличению клеточных уровней GSH. Индукция GCL с помощью молекулярных средств для увеличения клеточных уровней GSH или генной терапии GCL также имеет большие перспективы в защите от хронического воспаления и опосредованной опосредованными повреждениями при ХОБЛ.

Непосредственное повышение уровня клеточного уровня ЛГГ было бы логичным подходом к повышению антиоксидантного потенциала при лечении ХОБЛ. Фактически, внеклеточное увеличение GSH было опробовано путем внутривенного введения GSH, перорального приема GSH и аэрозольной ингаляции распыленного GSH в попытке уменьшить воспаление при различных заболеваниях легких (Rahman and MacNee 1999, 2000). Тем не менее, все эти пути введения приводят к нежелательным эффектам, что предполагает, что прямая терапия GSH не может быть подходящим способом увеличения уровней GSH в жидкости для эпителиальной эпителии легких и клетках при ХОБЛ. Биодоступность GSH, pH и осмоляльность в воспалительном микроокружении и, как следствие, образование токсичных продуктов (GSSG и GSH-аддукты) являются дополнительными проблемами для непосредственного введения GSH. Альтернативные составы могут учитывать биодоступность, такую ​​как доставка липосом, но в настоящее время кажется, что непосредственное введение GSH не будет успешным при лечении ХОБЛ.

NAC, восстанавливающее цистеин восстанавливающее соединение, действует как клеточный предшественник GSH и деацетилируется в кишечнике до цистеина после перорального введения (Cotgreave 1997). NAC также может уменьшить цистин до цистеина, что является важным механизмом повышения внутриклеточного GSH in vivo в легких. Он уменьшает дисульфидные связи (свойство хорошего восстановителя), но также может взаимодействовать непосредственно с окислителями. NAC также используется в качестве муколитического агента, для снижения вязкости слизи и улучшения мукоцилиарного клиренса. Кокрановский систематический обзор оценил эффекты лечения муколитическими агентами у пациентов с ХОБЛ. Муколитическая терапия была связана со значительным снижением обострения на 0,79 у пациента в год по сравнению с плацебо, что на 29% меньше. Как работают муколитические агенты, неизвестно, хотя они могут уменьшить обострения, изменив производство слизи, разрушение сульфгидрильных групп или через антибактериальные или иммуностимулирующие эффекты (Poole and Black 2001, 2003). Хотя мелкие исследования не продемонстрировали каких-либо явных клинических преимуществ, несколько метаанализов продемонстрировали небольшую, но значительную клиническую пользу при ХОБЛ (Grandjean et al 2000, Dekhuijzen 2004).

Фармакологическое введение NAC использовалось с переменным успехом в попытке улучшить ЛГГ у пациентов с ХОБЛ (Rasmusse and Glennow, 1988; Bridgemen et al., 1994). Van Schooten и др. (Van Schooten et al., 2002) сообщили, что в рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом исследовании фазы II 6-месячная пероральная доза 600 мг два раза в день уменьшала различные плазменные и BAL-жидкостные окислительные биомаркеры у курильщиков. Аналогичным образом было показано, что лечение NAC 600 мг один раз в день в течение 12 месяцев также уменьшало концентрацию H2O2 в выдыхаемом конденсате дыхания по сравнению с плацебо у пациентов с стабильной ХОБЛ (Kasielski and Nowak 2001). Более недавнее клиническое исследование также доказывает, что пероральное введение NAC 600 мг два раза в день в течение 2 месяцев быстро снижает нагрузку на окислитель в дыхательных путях стабильных пациентов с ХОБЛ (De Benedetto et al 2005). Это уменьшение окислительных биомаркеров приводит к клиническим преимуществам, таким как снижение гиперсекреции бронхов (Aylward et al., 1980) в дополнение к снижению FEV1 и обострений (Stey et al., 2000). Показано, что перорально вводимое NAC увеличивает фагоцитарную активность макрофагов БАЛ у здоровых курильщиков (Linden et al 1993); аналогичные результаты не наблюдались у пациентов с ХОБЛ, возможно, из-за активных концентраций NAC, не достигающих легкого, поскольку in vitro анализ клеток поддерживает индукцию фагоцитоза NAC (Vecchiarelli et al., 1994). Недавно сообщалось, что перорально вводимое NAC увеличивало время выживания у четырех пациентов с тяжелой формой ХОБЛ (Koechlin et al., 2004), что указывает на то, что администрация NAC может оказывать благотворное влияние на системный окислительный стресс, связанный с ХОБЛ. Тем не менее, многоцентровое исследование с использованием NAC, полученное дозированных ингаляторами у пациентов с хроническим кашлем, не оказало положительного влияния на самочувствие, ощущение одышки, кашля или функции легких (Dueholm et al 1992).

Несмотря на то, что существует множество доказательств того, что администрация NAC дает пользу пациентам с ХОБЛ, неясно, является ли это поддерживающей терапией (Decramer et al 2001). Недавно было завершено многоцентровое исследование фазы III «Бронхит рандомизированное по исследованию затрат-полезности НАК (BRONCUS)» с целью решения этого вопроса и определения того, влияет ли эффективность NAC как «антиоксиданта» на изменение скорости снижение FEV1, частота обострения и качество жизни пациентов с умеренной и тяжелой ХОБЛ и, следовательно, поддержка администрации NAC в качестве поддерживающей терапии ХОБЛ (Gerrits et al 2003) (таблица 2). Результаты III фазы исследования BRONCUS не оказали влияния на снижение FEV1, но снижение чрезмерной инфляции у пациентов с тяжелой ХОБЛ и частотой обострения у пациентов, не получавших ингаляционные глюкокортикоиды (Decramer et al 2005).

NAL, лизиновая соль NAC, представляет собой муколитическое и антиоксидантное (восстанавливающее) тиольное соединение. Преимущество NAL над NAC заключается в том, что он имеет нейтральное значение pH в растворе, тогда как NAC является кислотным. NAL можно аэрозолировать в легкие, не вызывая значительных побочных эффектов (Gillissen et al 1997). Гиллиссен и коллеги сравнили влияние NAL и NAC и обнаружили, что оба препарата усиливают внутриклеточный GSH в альвеолярных эпителиальных клетках и ингибируют перекись водорода и O2 • — высвобождаются из полиморфноядерных лейкоцитов, полученных из крови человека, у курильщиков с ХОБЛ. NAL также ингибирует генерацию ROS, вызванную серуопсонизированным зимозаном полиморфноядерными нейтрофилами человека. Этот ингибирующий ответ был сопоставим с эффектами NAC (Gillissen et al 1997). Недавно Антоницелли и его коллеги (2002) показали, что NAL ингибирует опосредованный оксидантом интерлейкин (IL) -8 в альвеолярных эпителиальных клетках A549, что указывает на противовоспалительный эффект NAL. Поэтому NAL может представлять интересный альтернативный подход для увеличения антиоксидантного экрана, тем самым ингибируя воспалительные реакции в легких, и он имеет преимущество перед другими антиоксидантными агентами в том, что его можно вводить путем ингаляции. Проводится клиническое исследование с использованием NAL в лечении ХОБЛ.

Поскольку НАС становится гидролизованным в биологических системах, измеренная биодоступность препарата низкая. Таким образом, было высказано предположение, что препарат может быть синтезирован с большей биодоступностью, чем NAC, и может быть использован в качестве более эффективного лечения хронического бронхита. NIC представляет собой NAC-подобное тиольное соединение, которое не подвергается эффективному гидролизу первого прохода и, следовательно, имеет более высокую биодоступность для перорального введения, чем NAC (Ekberg-Jansson et al 1999). Оральная биодоступность может достигать 80%, в зависимости от приема пищи. Однако, когда оценивали как терапию для обострений хронического бронхита, NIC выполнял не лучше, чем плацебо, а не как NAC (Gillissen et al 1997). Кроме того, исследование NIC также не позволило снизить показатели обострения у пациентов с ХОБЛ (Ekberg-Jansson et al 1999).

Эрдостеин — это новое тиольное соединение, которое действует как антиоксидант, но обладает мукоактивными свойствами и снижает адгезию бактерий. В рандомизированном плацебо-контролируемом клиническом исследовании «Equalife» эрдостеин вводили перорально 300 мг два раза в день в течение 8 месяцев (Moretti et al., 2004). Пациенты, получавшие эрдостеин, имели значительно меньшие обострения и провели меньше времени в больнице, чем в группе плацебо. Кроме того, пациенты, получавшие эрдостеин, не показали снижения функции легких в течение этого периода и показали значительное улучшение качества жизни, связанного со здоровьем. Неясно, связано ли это клиническое преимущество с антиоксидантными эффектами эрдостейна. Муколитический эффект эрдостейна, возможно, обусловлен наличием сульфгидрильной группы. Возможно, что эрдостейн уменьшает бактериальную колонизацию путем прямого воздействия на адгезию.

Процистеин (L-2-оксотиазолидин-4-карбоксилат) представляет собой соединение, дарующее цистеин, которое увеличивает уровни цистеина в клетках и обладает большей биодоступностью, чем NAC. Было показано, что это тиоловое соединение хорошо переносится и, как было показано, увеличивает митохондриальные уровни GSH в клетках альвеолярного типа II (Guidot and Brown 2000). Эфиры глутатиона, в частности моноэфирные эфиры GSH, могут повышать уровни GSH клеток путем расщепления сложноэфирной связи (этильная группа, этерифицированная до глицина). Было показано, что эфиры GSH повышают уровни GSH в легких крыс; однако это соединение может быть цитотоксичным, а изменение уровней поглощения GSH показано в различных сотовых моделях (Butterworth et al., 1993).

Сообщалось о повышенной активности антиоксидантных ферментов (SOD и супероксид-каталазы) в альвеолярных макрофагах у молодых курильщиков (McCusker and Hoidal 1990). Однако Кондо и его коллеги (1994) обнаружили, что повышенная генерация супероксида альвеолярными макрофагами у пожилых курильщиков ассоциировалась со сниженной активностью антиоксидантного фермента по сравнению с некурящими. Активность супероксиддисмутазы CuZn (CuZnSOD), глутатион-S-трансферазы и глутатионпероксидазы снижается в альвеолярных макрофагах у пожилых курильщиков (Gilks ​​et al 1998).

Было показано, что активность SOD и глутатионпероксидазы выше в легких крыс, подвергшихся воздействию сигаретного дыма (York et al 1976). McCusker и Hoidal (1990) также продемонстрировали усиленную активность антиоксидантного фермента в альвеолярных макрофагах у хомячков после воздействия сигаретного дыма, что привело к снижению смертности, когда животные впоследствии подвергались воздействию> 95% кислорода. Они предположили, что альвеолярные макрофаги подвергаются адаптивному реагированию на хроническое воздействие окислителя, которое улучшает потенциальное повреждение клеток легких из-за дополнительного окислительного стресса. Механизмы индукции антиоксидантных ферментов в эритроцитах (Toth et al 1986), альвеолярные макрофаги (McCusker and Hoidal 1990) и легкие (York et al 1976) при воздействии сигаретного дыма в настоящее время неизвестны.

Спин-ловушки, такие как α-фенил-N-трет-бутилнитрон, реагируют непосредственно с реакционноспособными кислородными и реакционноспособными видами азота в месте воспаления (Chabrier et al 1999). Смит и его коллеги (2002) показали, что интратрахеальная инстилляция каталитического антиоксиданта, марганца (III) мезотетракис (N, N’-диэтил-1,3-имидазолий-2-ил) порфирина (AEOL 10150 и AEOL 10113) ингибировала индуцированный сигаретой воспалительный ответ (уменьшение числа нейтрофилов и макрофагов) у крыс после 2 дней или 8 недель (6 часов / день, 3 дня / неделя). Эти соединения также имитируют внеклеточный SOD и супероксид-каталазу, продуцируя как пероксиды липидов, так и пероксинитрит и, как было показано, являются эффективными на ряде животных моделей заболеваний легких.

Было показано, что миметик SOD M40419 блокирует развитие эмфиземы и значительно снижает маркеры легких окислительного стресса на животной модели (Tuder et al., 2003). Исследования на животных показали, что рекомбинантная обработка СОД может предотвратить приток нейтрофилов в воздушные пространства и высвобождение IL-8, вызванное курением сигарет, через механизм, включающий понижающую регуляцию NF-κ B (Nishikawa et al 1999). Это еще раз подтверждает идею о том, что соединения с антиоксидантными ферментными свойствами могут действовать как новые противовоспалительные препараты, регулируя молекулярные события при ХОБЛ.

Были разработаны небольшие молекулы с ферментативной активностью, подобными глутатионпероксидазе, такие как селеноорганическое соединение эбселен. Ebselen повышает эффективность GSH в качестве антиоксиданта и может поэтому использоваться как терапия против окислительного стресса и воспаления. Недавние исследования показали, что эбселен ингибирует воспаление дыхательных путей (рекрутирование нейтрофилов и экспрессия хемокинов) в ответ на липополисахарид в различных моделях животных (Haddad et al 2002, Zhang et al 2002). Было бы интересно узнать, могут ли быть получены аналогичные результаты с эбселеном в ответ на курение in vivo.

Существует ряд небольших окислительно-восстановительных молекул, таких как миметические матрицы β-нитей MOL-294 и PNRI-299, которые, как было показано, ингибируют транскрипцию NF-κ B и AP-1 и блокируют воспаление аллергических дыхательных путей в модели астмы мышей ( Henderson et al., 2002). Механизм ингибирования основан на обратимом ингибировании протеинов окислительно-восстановительного датчика (аналогично эффекторному эффекторному эффекту-1). Эти окислительно-восстановительные соединения являются новыми и, как было показано, уменьшают инфильтрацию эозинофилов дыхательных путей, гиперсекрецию слизи, отеки и выделение цитокинов в модели астмы у мышей. Тем не менее, активность этих соединений в тестах на индуцированный сигаретным дымом окислительный стресс и провоспалительный медиатор in vitro или in vivo не сообщается.

Различные механизмы ингибируют образование супероксида in vitro путем увеличения внутриклеточных уровней циклического аденозинмонофосфата (цАМФ); наиболее продвинутыми из которых являются применение ингибиторов фосфодиэстеразы 4 (PDE4). Эти ингибиторы действуют путем увеличения внутриклеточных концентраций цАМФ, который обладает широким спектром противовоспалительных эффектов на различные ключевые эффекторные клетки, участвующие в астме и ХОБЛ (Lipworth, 2005). Повышение цАМФ в нейтрофилах блокирует сборку NADPH-оксидазы и, следовательно, ингибирует образование супероксида. Эти соединения также потенциально ингибируют экспрессию ряда цитокинов, таких как фактор некроза опухоли (TNF) -α и моноцитарный воспалительный белок (MIP) -1β, и поэтому могут иметь широкий противовоспалительный профиль. Клиническая польза от ингибиторов PDE4 была продемонстрирована в COPD (Compton et al., 1999; Soto and Hanania, 2005), хотя эти соединения ограничены дозой с помощью рвотных и сердечных эффектов (Sturton and Fitzgerald, 2002). Возможно, это связано с ингибированием неправильной изоформы изофермента PDE4 (PDE4D), а не PDE4B (противовоспалительным). В настоящее время ингибитор PDE4 daxos и roflumilast (Altana) находится в испытаниях III фазы и может представлять собой наиболее вероятный новый механизм выхода на рынок для лечения ХОБЛ в краткосрочной перспективе.

Ряд транскрипционных факторов, участвующих в регуляции различных воспалительных генов, таких как NF-κ B и AP-1, активируются окислительным стрессом (Rahman, 2002). NF-κ B существует как гетеродимерный комплекс, как правило, p50 и p65 / RelA субъединиц. Ди Стефано и его коллеги (2002) продемонстрировали повышенную экспрессию белка p65 NF-κ B в бронхиальном эпителии курильщиков и пациентов с ХОБЛ. Повышенная экспрессия p65 в эпителиальных клетках коррелировала со степенью ограничения воздушного потока у пациентов с ХОБЛ. Аналогично, Caramori и коллеги (2003) показали, что субъединица p65 NF-κ B была увеличена в макрофагах мокроты, но не в нейтрофилах мокроты во время обострений ХОБЛ, что указывает на клеточную специфическую активацию этого фактора. Активация NF-κ B в моноцитах / макрофагах может затем инициировать высвобождение провоспалительных медиаторов в эпителиальной жидкости легких, которая затем усиливала бы воспалительный каскад путем активации эпителиальных клеток, а также вербовки нейтрофилов к дыхательным путям. Активация NF-κ B окислительным стрессом ингибируется путем совместной инкубации с NAC in vitro, что свидетельствует о активации этого фактора транскрипции у этих пациентов из-за окислительного стресса (Schreck et al 1992). Малое молекулярное ингибирование этого пути в настоящее время представляет большой интерес в качестве потенциального средства снижения регуляции воспалительной характеристики ХОБЛ. I-κ B киназа-2 (IKK) -соединенное фосфорилирование I-κ B требуется для его последующего убиквитинирования и деградации; поэтому ожидается, что ингибиторы малых молекул этого фермента блокируют ядерную транслокацию NF-κ B. Разнообразие соединений находится в доклиническом развитии для этой мишени из GlaxoSmithKline, AstraZeneca, Altana и Tularik, но пока еще нет соединения, подходящего для клинических исследования были опубликованы в литературе. Альтернативные способы ингибировать активацию NF-κB, такие как ингибиторы ubiquitin ligase (Wertz et al 2004), пептидные ингибиторы NEMO (белок, который образует комплекс с IKK 2) (Choi et al 2003), агонисты PPARα и прямые ингибирование переноса NF-κ B через ядерные поры, исследуются в доклинических исследованиях.

В недавнем исследовании сообщается о потенциальном терапевтическом эффекте siRNA антагониста малых молекул против субъединицы NF-κB p65 в эпителиальных клеточных линиях дыхательных путей (McIntyre et al., 2003). В этом исследовании in vitro клетки, обработанные TNFα, показали снижение экспрессии NF-κ B p65 и сопутствующую экспрессию IL-6 и CXCL8. Антисмысловым антагонистом для NF-κ B p65 может быть полезно ингибировать воспалительные гены, опосредованные NF-κ B, пациентам с ХОБЛ.

NF-κ B-целевые терапии, ингибиторы IKK, могут оказаться полезными при противовоспалительной терапии (таблица 3). Потенциальным недостатком использования ингибиторов клеточных сигнальных молекул является то, что митоген-активирующая протеинкиназа (MAPK), NF-κ B и IKK являются общими сигнальными трансдукционными белками, участвующими в нескольких процессах, и поэтому ингибиторы могут иметь неприемлемые побочные эффекты. Кроме того, ингибирование этих молекул может также ухудшать защитные механизмы против инфекций.

Было высказано предположение, что окислительный стресс может играть роль в низкой эффективности кортикостероидов при ХОБЛ. Ито и коллеги (2001) продемонстрировали роль ацетилирования гистонов и деацетилирования в IL-1-индуцированном высвобождении TNFα в альвеолярных макрофагах, полученных от курильщиков сигарет. Они также предположили, что окислители могут играть важную роль в модуляции гистоновой деацетилазы (HDAC) и транскрипции транскрипции воспалительного цитокина. Кроме того, мы показали, что как сигаретный дым / H2O2, так и TNFα вызывали увеличение ацетилирования гистонов (активность HAT), приводящее к экспрессии IL-8 в моноцитах и ​​альвеолярных эпителиальных клетках как in vitro, так и in vivo в легких крыс (Rahman, Gilmour, et al 2002, Marwick et al 2004, Moodie et al 2004).

Глюкокортикоидное подавление воспалительных генов требует набора HDAC2 в комплекс активации транскрипции глюкокортикоидным рецептором (Ito et al., 2001; Rahman et al., 2004). Это приводит к деацетилированию гистонов и уменьшению транскрипции воспалительных генов. Сниженный уровень HDAC2 был связан с усилением провоспалительного ответа и снижением чувствительности к глюкокортикоидам в альвеолярных макрофагах, полученных от курильщиков (Ito et al., 2001; Rahman, Gilmour, et al., 2002; Marwick et al., 2004; Moodie et al., 2004; Rahman et al., 2004 ). Калпитт и коллеги показали, что раствор сигаретного дыма стимулировал выделение IL-8 и гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора, который не ингибировался дексаметазоном в альвеолярных макрофагах, полученных у пациентов с ХОБЛ, по сравнению с курильщиками (Калпитт, Роджерс , Shah, et al., 2003). Они предположили, что отсутствие эффективности кортикостероидов при ХОБЛ может быть вызвано стероидной нечувствительностью макрофагов в дыхательных путях. Таким образом, опосредуемое сигаретным дымом / окислителем снижение уровней HDAC2 в альвеолярных эпителиальных клетках и макрофагах будет не только увеличивать экспрессию воспалительных генов, но также вызывать снижение функции глюкокортикоидов у пациентов с ХОБЛ (рис. 2). Активность HDAC также была измерена при биопсии бронхов и альвеолярных макрофагах у пациентов с ХОБЛ и контроле за курением, что свидетельствует о значительном снижении активности HDAC, величина которого увеличилась с тяжести заболевания (Ito et al 2005). Более того, белковая экспрессия HDAC2 была снижена аналогичным образом у пациентов с ХОБЛ.

Следовательно, потенциальным средством, позволяющим лечить ХОБЛ, было бы увеличение экспрессии и активности HDAC2, так что стероиды восстанавливают свою противовоспалительную активность. Мы показали, что совместная инкубация клеток с NAC и H2O2 защищает HDAC2 от понижающей регуляции и снижения удельной активности (Moodie et al 2004). Кроме того, было сообщено, что теофиллин оказывает аналогичное действие в клетках макрофагов легких, увеличивая экспрессию HDAC2 и повторно сенсибилизируя клетки к стероидам (Borja et al., 2004). Альтернативные средства повышения активности HDAC2 будут представлять большой интерес для потенциальных комбинированных терапий будущего.

Диетические полифенолы обладают антиоксидантными и противовоспалительными свойствами, которые могут объяснить их положительные эффекты (Arts and Hollman 2005). Куркумин является активным принципом многолетней травы Curcuma longa (обычно известной как куркума). Куркума имеет длительное традиционное использование на Востоке для многих заболеваний, особенно в качестве противовоспалительного средства. Недавние исследования показали, что куркумин ингибирует экспрессию / активацию NF-κ B, высвобождение IL-8, циклооксигеназу (COX) -2, гем-оксигеназу-1, цитокины и нейтрофильную рекрутку в легких (Shishodia et al., 2003; Biswas et al 2005). Куркумин обладает множеством свойств для защиты от окислительного стресса, опосредованного сигаретным дымом (Shishodia et al., 2003). Он действует как кислородный радикал и акцептор гидроксильных радикалов, повышает уровень антиоксидантного глутатиона путем индукции GCL и действует как противовоспалительный агент путем ингибирования высвобождения NF-κ B и IL-8 в клетках легких. Ресвератрол, флавоноид, обнаруженный в красном вине, является эффективным ингибитором высвобождения воспалительных цитокинов из макрофагов у пациентов с ХОБЛ (Culpitt, Rogers, Fenwick, et al 2003). Это противовоспалительное свойство ресвератрола может быть связано с его способностью индуцировать сиртуины и активность HDAC (Howitz et al., 2003). Недавнее исследование in vivo показало, что ресвератрол ингибирует экспрессию воспалительных цитокинов в ответ на липополисахарид в легких крыс (Birrell et al., 2005). Молекулярные механизмы противовоспалительных свойств пищевых полифенолов против сигаретного дыма / окислительного стресса еще не изучены. Это соединение может индуцировать детоксикационные гены фазы II с помощью Nrf-2-зависимых механизмов.

Недавние исследования из нашей лаборатории показывают, что эти диетические полифенолы восстанавливают глюкокортикоидные функции в ответ на окислительный стресс, налагаемый сигаретным дымом, путем регуляции активности HDAC в линиях моноцитов / макрофагов (U937) и MonoMac6 (Rahman et al 2005). Это было связано с восстановлением уровней HDAC1, HDAC2 и HDAC3, что указывает на то, что диетическое опосредованное полифенолом ингибирование провоспалительных цитокинов увеличивает образование комплекса HDAC-p65 с глюкокортикоидным рецептором, что делает НФ-κ B неэффективным. Другим возможным механизмом опосредованного полифенолом ингибирования воспалительной реакции является тушение окислителей и альдегидов и ингибирование активности гистондезацетилтрансферазы. Катехины, присутствующие в зеленом чае (эпигал-локатехин-3-галлат) в дополнение к теофиллину, могут быть эффективны при опосредованном сигаретом окислительном стрессе и воспалительном ответе (Schwartz et al., 2005). Однако это соединение никогда не тестировалось в моделях курения in vitro или in vivo. В целом, эти диетические полифенолы и флавонолы могут действовать не только как антиоксидантные / противовоспалительные средства, но также, возможно, повышают эффективность глюкокортикоидов при ХОБЛ.

Биофлавоноиды обладают как антиоксидантными, так и противовоспалительными свойствами и, следовательно, могут влиять на хронические воспалительные заболевания, такие как ХОБЛ. Табак и его коллеги (2001) изучали потребление катехинов, флавонолов и флавонов в отношении легочной функции и симптомов ХОБЛ у 13 651 взрослого из трех голландских городов. Диетическое потребление катехина (например, полифенолы зеленого чая, галлат эпигаллокатехина), флавонол (кверцетин и каемпферол) и флавон (например, апигенин и лютеолин) были положительно связаны с ОФВ1 и обратно связаны с хроническим кашлем и одышкой, но не хроническими мокрота. Что еще более важно, однокомпонентное (например, катехин) потребление независимо было связано с ОФВ1 и всеми тремя симптомами ХОБЛ, тогда как потребление флавонола и флавона было независимо связано с хроническим кашлем. Важность этого исследования была дополнительно подтверждена исследованием Walda и его коллегами (2002), который показал положительный защитный эффект фруктов, содержащих полифенолы и витамин Е, против симптомов ХОБЛ в 20-летней смертности от ХОБЛ из трех европейских стран, на финском, итальянском , и голландские когорты. Эти важные исследования, безусловно, способствуют дальнейшим многонациональным исследованиям, чтобы продемонстрировать положительные эффекты высокого потребления нутрицевтиков (полифенолов / биофлавоноидов) против симптомов ХОБЛ.

В настоящее время имеются значительные доказательства увеличения генерации ROS при ХОБЛ, что может иметь важное значение для патогенеза этого состояния. В клинических испытаниях имеется несколько небольших молекул, которые нацелены на сигнализацию окислителя или подавляют окислители, полученные из сигаретного дыма. Антиоксидантные и / или противовоспалительные агенты, такие как молекулы тиола, спиновые ловушки, диетические полифенолы, антиоксидантные миметики и ингибиторы сигнальных путей, вызванных окислительным стрессом, представляют собой потенциальные средства для лечения этого элемента ХОБЛ. Антиоксидантные соединения также могут повысить эффективность глюкокортикоидов за счет тушения окислителей и альдегидов, увеличивая активность гистондезацетилазы у пациентов с ХОБЛ. Диетические полифенолы, такие как ресвератрол и куркумин, ингибируют активацию NF-κ B сигаретного дыма / окислителя, ацетилирование гистонов и высвобождение провоспалительных цитокинов и восстанавливают функции глюкокортикоидов с помощью механизма, включающего повышение регуляции активности HDAC. Таким образом, диетические полифенолы регулируют воспалительную реакцию на молекулярном уровне и, возможно, это способ улучшить эффективность глюкокортикоидов при лечении индуцированных курением хронических воспалительных заболеваний. Настоятельно необходима эффективная антиоксидантная терапия широкого спектра действия, обладающая хорошей биодоступностью и эффективностью, для контроля локализованных окислительных и воспалительных процессов, которые возникают при патогенезе ХОБЛ. Хотя антиоксидантные препараты тиола продемонстрировали многообещающие эффекты при нацеливании на ROS и опосредуемые оксидантом клеточные изменения, для изучения этих соединений срочно необходимы in vivo исследования сигаретного дыма и человеческие клинические испытания других антиоксидантов малых молекул с двойной активностью (антиоксидантной и противовоспалительной), чтобы подтвердить эти соединения как клинические методы лечения ,

Это исследование было поддержано Центром поддержки экологических наук (EHSC) ES01247 и грантом пилотного проекта EHSC.

Механизм воспалительного воспаления легких (ROS) реактивного кислорода. Воспалительный ответ опосредуется окислителями, вдыхаемыми и / или высвобождаемыми активированными нейтрофилами, альвеолярными макрофагами, эозинофилами и эпителиальными клетками, что приводит к получению окисления ROS и мембранного липида. Активация транскрипции провоспалительных цитокиновых и хемокиновых генов, повышение регуляции молекул адгезии и увеличение высвобождения провоспалительных медиаторов участвуют в воспалительных реакциях у пациентов с ХОБЛ.

Модель, показывающая возможный механизм ацетилирования гистонов окислительным стрессом и его репрессию кортикостероидами (ГК), что приводит к ингибированию транскрипции гена. Митоген-активирующие протеинкиназные (MAPK) сигнальные пути могут активироваться окислительным стрессом, что приводит к ацетилированию гистонов. Прямое взаимодействие между со-активаторами (HAT), гистондезацетилазой (HDAC) и глюкокортикоидным рецептором (GR) может привести к подавлению экспрессии провоспалительных генов. HDAC образует мост с HAT для ингибирования транскрипции гена. Однако, когда HDAC ингибируется окислителями или субъединица NF-κB p65 ацетилирована, стероиды, возможно, не смогут набирать HDACs в транскрипционный комплекс, чтобы ингибировать экспрессию провоспалительных генов.

Антиоксидантные терапевтические вмешательства при ХОБЛ

Клинические исследования, проведенные для эффективности антиоксидантов у курильщиков и при ХОБЛ

Сокращения: BRONCUS, Bronchitis Рандомизированное исследование NAC Cost-Utility; MDA, малоносный альдегид; NAC, N-ацетил-L-цистеин; TBARS, реакционноспособные вещества тиобарбитуровой кислоты.

Прямые и косвенные антиоксидантные препараты, которые разрабатываются для лечения ХОБЛ

Комментариев нет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *