Czy jesteśmy świadkami zmierzchu klasycznej reumatologii?

Prof. UM dr hab. med. Paweł Hrycaj Osiągnięcia w badaniach nad etiopatogenezą chorób reumatycznych i ich wpływ na leczenie Zakład Reumatologii i Immunologii Klinicznej Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu Czy jesteśmy świadkami zmierzchu klasycznej reumatologii? 1

Leczenie modyfikujące r.z.s. 1930-2005 Leki biologiczne ole złota ulfasalazyna D-penicylamina Leki przeciwmalaryczne Metotreksat Leflunomid 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Empiryczne podstawy terapii Nieznany mechanizm działania Nieswoiste działanie Późna odpowiedź na leczenie EBM Znany mechanizm działania woisty target Wczesna odpowiedź na leczenie Jak powstaje przewlekłe zapalenie stawów? 2

Etapy rozwoju przewlekłego zapalenia stawów Inicjacja ZakaŜenie Nieswoiste zapalenie WraŜliwy genotyp Wczesne zapalenie Zmiany naczyniowe Neoangiogeneza Zmieniony homing Dojrzewanie komórek podścieliska Prezentacja neoantygenów Późne zapalenie Aktywacja komórek T Powstawanie ektopowych ośrodków rozmnaŝania Produkcja autoprzeciwciał Nasilenie zapalenia Dalsze uszkodzenie tkanek Potencjalne punkty interwencji w przewlekłych zapaleniach stawów Antybiotyki? zczepienia? Indukcja tolerancji? Terapia genowa? Problemy do rozwiązania? Określenie docelowej populacje trudne lub niemoŝliwe Inicjacja Nieznane swoiste zakaźne czynniki inicjujące Długi czas między zakaŝeniem a zapaleniem stawów Liczne geny decydują o wraŝliwości 3

Potencjalne punkty interwencji w przewlekłych zapaleniach stawów Antybiotyki? zczepienia? Indukcja tolerancji? Terapia genowa? Procedury i terapie celowane na: Angiogenezę Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne) Kostymulację Komórki T Komórki B Inicjacja Wczesne zapalenie Późne zapalenie kuteczność Czas trwania choroby (lata) Antybiotyki w zespole Reitera Liczba rzutów zmniejszona z 37% to 10% Czas trwania rzutu skrócony o połowę Wczesne rozpoczęcie leczenia decyduje o skuteczności 4

Antybiotyki w reumatoidalnym zapaleniu stawów Nieznany czas między zakaŝeniem a rozwojem zapalenia stawów Nieznany czynnik infekcyjny W późnym okresie antybiotyki nieskuteczne Niektóre efekty antybiotykoterapii mogą wynikać z dodatkowych właściwości niektórych antybiotyków Tetracykliny hamują zapalenie, wpływają na proteolizę, angiogenezę, apoptozę i metabolizm Roksytromycyna swoiście zapobiega kolagenowemu zapaleniu stawów i hamuje produkcję cytokin prozapalnych w ludzkich komórkach T i makrofagach Potencjalne punkty interwencji w przewlekłych zapaleniach stawów Antybiotyki? zczepienia? Indukcja tolerancji? Terapia genowa? Procedury i terapie celowane na: Angiogenezę Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne) Kostymulację Komórki T Komórki B Inicjacja Wczesne zapalenie Późne zapalenie kuteczność Czas trwania choroby (lata) 5

Grasica Uwalnianie autoreaktywnych komórek T prekursory linii T wybrane komórki T Tolerancja centralna Tolerancja obwodowa anergia/delecja/supresja zpik kostny Mimikra molekularna Nierównowaga Th1/Th2 Pole cytokinowe Defekty kostymulacji/aktywacji Indukcja tolerancji poprzez równowaŝenie odpowiedzi Th1/Th2 Th1 IL-2, IFN-γ Cytotoksyczność Aktywacja makrofagów P-ciała wiąŝące C Th0 IL-12 IL4 IL-2, IL-4, IL-12, IL-13, IFNγ Th2 IL-4, IL-13 Aktywacja komórek B Produkcja przeciwciał 6

Cele szczepienia swoistym antygenem Osiągniecie swoistej ablacji komórek T poprzez aktywację apoptozy Osiągnięcie swoistej anergii komórek T Indukcja regulatorowych komórek T (zwykle są to komórki T CD4+CD25+) Przesunięcie głównego kierunku odpowiedzi z typu Th1 do typu Th2 zczepienia w przewlekłych zapaleniach stawów zczepienie glikozylowanymi peptydami kolagenu typu II w połączeniu z cząsteczkami MHC klasy II zapobiega rozwojowi kolagenowego zapalenia stawów u myszy i łagodzi objawy przewlekłego nawrotowego zapalenia stawów zczepienie ludzkimi białkami szoku termicznego HP70 lub HP90 hamuje adjuwantowe zapalenie stawów u szczurów rasy Lewis poprzez krzyŝową regulację ekspresji HP60 zczepienie immunogennymi peptydami bydlęcego kolagenu typu II indukuje odpowiedź anty-tcr i moduluje początek i cięŝkość kolagenowego zapalenia stawów Peptydy TCR odpowiadające środkowym regionom kilku genów kodujących zmienne łańcuchy TCR są immunogenne i indukują powstawanie TCR-reaktywnych klonów komórek Th2, które produkują cytokiny przeciwzapalen, w tym IL-10 7

ubreum (OM-89) w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów Ekstrakt bakteryjny z Escherichia coli stosowany w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów Zawiera bakteryjne białka szoku termicznego (HP) Immunizacja OM-89 prowadzi u szczurów do proliferacji komórek T rozpoznających HP60 i HP70 pochodzące od E. coli i mycobacterium Immunizacja białkami szoku termicznego indukuje odpowiedź komórek T przeciwko składnikom OM-89 Główną immunogenną komponentą OM-89 jest HP70 (DnaK) E. coli Parenteralna immunizacja OM-89 zmniejsza odporność na adjuwantowe zapalenie stawów, natomiast doustne podawanie preparatu ma działanie ochronne OM-89 prawdopodobnie indukuje obwodową tolerancję immunologiczną na poziomie regulatorowych komórek T swoistych dla HP Immunoaktywne frakcje z wybranych szczepów E. coli (ubreum ) Postulowane mechanizmy działania 8

Potencjalne punkty interwencji w przewlekłych zapaleniach stawów Antybiotyki? zczepienia? Indukcja tolerancji? Terapia genowa? Procedury i terapie celowane na: Angiogenezę Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne) Kostymulację Komórki T Komórki B Inicjacja Wczesne zapalenie Późne zapalenie kuteczność Czas trwania choroby (lata) 9

Terapia genowa przewlekłych zapaleń stawów (1) Elektrotransfer plazmidów kodujących rozpuszczalne receptory dla TNF typu 1 skuteczny w leczeniu zapalenia stawów u myszy z kolagenowym zapaleniem stawów Regulowane-chorobą promotory (np. hybrydowe promotory IL-1/IL- 6) indukują ekspresję IL-4 w stawach myszy chorych na kolagenowe zapalenie stawów, lecz nie mają wpływu na myszy zdrowe Dostawowa terapia genowa z wykorzystaniem wektorów adenowirusowych zawierających gen IL-13 zmniejsza ukrwienie tkanek błony maziowej szczura z adjuwantowym zapaleniem stawów Miejscowa indukowana zapaleniem ekspresja genu dla antagonistów TNF uzyskana przy uŝyciu wektorów adenowirusowych prowadzi do ograniczonej, czasowej poprawy kolagenowego zapalenie stawów u myszy Dostawowy transfer genu dla IFN-β zmniejsza progresję/zapobiega destrukcji tkanek stawowych u szczura z adjuwantowym zapaleniem stawów 10

Terapia genowa przewlekłych zapaleń stawów (2) Donosowe podawanie genu IL-10 znacząca spowalnia postęp choroby, zmniejsza nasilenie zapalenia stawów, a skuteczność leczenia moŝe wynikać z wysokiej miejscowej produkcji IL-10 przez transfekowane monocyty przechodzące do zapalnie zmienionych stawów i węzłów chłonnych Transfekowanie tkanek stawowych genami dla angiostatyny przenoszonymi za pomocą wektorów adenowirusowych hamuje rozwój kolagenowego zapalenia stawów u myszy Adoptywna terapia genowa polega na wprowadzeniu do ustroju zmienionych genetycznie komórek które osiedlają się w tkankach zajętych autoimmunologicznym zapaleniem i w ten sposób zapewniają lokalne zwiększenie produkcji określonych mediatorów Transdukcja komórek ex vivo pozwala uniknąć ekspozycji tkanek gospodarza na działanie wektora wirusowego, co zwiększa bezpieczeństwo procedury 11

12

Potencjalne punkty interwencji w przewlekłych zapaleniach stawów Antybiotyki? zczepienia? Indukcja tolerancji? Terapia genowa? Procedury i terapie celowane na: Angiogenezę Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne) Kostymulację Komórki T Komórki B Inicjacja Wczesne zapalenie Późne zapalenie kuteczność Czas trwania choroby (lata) 13

Inhibitory angiogenezy w przewlekłych zapaleniach stawów drk6 - bogaty w argininę heksapeptyd antagonizujący naczyniowy śródbłonkowy czynnik wzrostu (vascular endothelial growth factor - VEGF) hamuje kolagenowe zapalenie stawów i indukowaną VEGF produkcję TNF i IL-6 w ludzkich monocytach Inhibitor cyklooksygenazy-2 DFU hamuje zaleŝną od TGF-β ekspresję VEGF w synowiocytach błony maziowej chorych na reumatoidalne zapalenie stawów VEGF165b jest wariantem VEGF, który wiąŝe się receptorem dla VEGF typu 2 z podobnym do VEGF powinowactwem, jednak nie aktywuje on wewnątrzkomórkowych szlaków sygnałowych PP2 jest inhibitorem kinaz z rodziny rc i hamuje in vivo zaleŝną od FGF-2 angiogenezę Inne leki (paclitaxel, 2-metoksyestradiol, analogi fumagiliny) mogą być w przyszłości wykorzystane jako inhibitory angiogenezy w zapaleniach stawów Potencjalne punkty interwencji w przewlekłych zapaleniach stawów Antybiotyki? zczepienia? Indukcja tolerancji? Terapia genowa? Procedury i terapie celowane na: Angiogenezę Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne) Kostymulację Komórki T Komórki B Inicjacja Wczesne zapalenie Późne zapalenie kuteczność Czas trwania choroby (lata) 14

TNF IL-1 IFN-γ, GM-CF IL-8 Inne chemokiny IL-15 IL-16 IL-17 IL-18 IL-6 TGF-β Cytokiny przeciwzapalne Cytokiny prozapalne IL-1-RA sil-1-r1 stnf-r IL-4 IL-10 IL-11 IL-13 IL-18BP Fragmenty zmienne mysich Antagoniści TNF przeciwciał monoklonalnych swoistych dla TNF (25%) C H 2 C H 3 Zewnątrzkomórkowa domena ludzkiego receptora p75 dla TNF C H 2 C H 3 Fragment F c ludzkiej IgG 1 C H 2 C H 3 Infliximab C H 2 C H 3 Fragment stały ludzkiej IgG 1 (75%) Ludzkie przeciwciało monoklonalne o swoistości anty-tnf C H 2 C H 3 C H 2 C H 3 Etanercept Adalimumab 15

IL-1 jako cytokina prozapalna IL-1 Aktywuje monocyty/ makrofagi Indukuje proliferację fibroblastów Aktywuje chondrocyty Aktywuje osteoklasty Zapalenie Tworzenie ziarniny reumatoidalnej Niszczenie chrząstki stawowej Resorpcja kości Antagonista receptora IL-1 (IL-1RA) hamuje aktywację komórek Pobudzony makrofag IL-1 IL-1Ra IL-1RI IL-1R-AcP IL-1RI IL-1R-AcP ygnał Jądro Aktywacja Brak sygnału Nucleus Aktywacja zahamowana Bresnihan. BioDrugs. 2001; 18:87-97. 16

Potencjalne punkty interwencji w przewlekłych zapaleniach stawów Antybiotyki? zczepienia? Indukcja tolerancji? Terapia genowa? Procedury i terapie celowane na: Angiogenezę Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne) Kostymulację Komórki T Komórki B Inicjacja Wczesne zapalenie Późne zapalenie kuteczność Czas trwania choroby (lata) 17

Interakcje między komórką T a komórką prezentującą antygen (APC) CD2 LFA-3 CD28 B7 Komórka T CD4 lub CD8 TCR MHC APC CD40L CD40 ICAM-3 DC-IGN Abatacept mechanizm działania Abatacept moduluje odpowiedź immunologiczną poprzez wiązanie do B7.1/B7.2 na powierzchni komórki prezentującej antygen (komórki dendrytycznej), hamując w ten sposób kostymulację przez białko CD28 komórki T, co prowadzi do osłabienia jej aktywacji 18

Potencjalne punkty interwencji w przewlekłych zapaleniach stawów Antybiotyki? zczepienia? Indukcja tolerancji? Terapia genowa? Procedury i terapie celowane na: Angiogenezę Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne) Kostymulację Komórki T Komórki B Inicjacja Wczesne zapalenie Późne zapalenie kuteczność Czas trwania choroby (lata) Rituximab Pierwsze przeciwciało monoklonalne stosowane w terapii nawrotowych lub opornych na leczenie chłoniaków nieziarniczych wywodzących się z komórki B (CD20+) Rituximab jest przeciwciałem chimerycznym mysio/ludzkim WiąŜe swoiście antygen CD20 na powierzchni prawidłowych i nowotworowych komórek pre-b i B >90% chłoniaków nieziarnicznych wywodzacych się z komórki B ma fenotyp CD20+ CD20 nie występuje na ludzkich komórkach pnia, komórkach macierzystych i prawidłowych komórkach plazmatycznych Badania in vitro wykazały, Ŝe lek indukuje ADCC, cytotoksyczność zaleŝną od dopełniacza i apoptozę komórek linii B 19

MoŜliwe konsekwencje deplecji komórek linii B pośredni wpływ na komórki T? zmniejszenie produkcji mediatorów (cytokin?) komórek B? Wpływ na prezentację antygenu przez komórki dendrytyczne? spadek produkcji autoprzeciwciał? Mechanizm działania rituximabu 20

Potencjalne metody leczenia tocznia rumieniowatego układowego których celem jest komórka B wg Driver, C B et al. Ann Rheum Dis 2008;67:1374-1381 Czy leki biologiczne rozwiąŝą problem przewlekłych zapaleń stawów? 21

K3 K6 K8 K11 M1 M3 M5 K9 M12 K1 K2 K4 M6 M8 K12 M2 K5 M7 K10 K13 M4 K7 M9 K14 Uwagi końcowe Wyjaśnienie mechanizmów immunologicznych uczestniczących w patogenezie chorób reumatycznych pozwoliło na wprowadzenie wielu nowych obiecujących metod leczenia Nowe leki swoiście oddziałują na mediatory procesu zapalnego takie jak cytokiny, cząsteczki adhezyjne, cząsteczki uczestniczące w kostymulacji i immunocyty Wczesne zapalenie stawów jest przedmiotem szczególnego zainteresowania badaczy Brak dostępnych metod interwencji dla najwcześniejszej przedklinicznej fazy inicjacji zapalenia stawów 22