Bronchial asthma: pharmacogenetic approaches to optimization of inhaled glucocorticosteroid therapy

Full Text

Введение Бронхиальная астма (БА) на сегодняшний день является самым распространенным хроническим заболеванием в педиатрии. Данные Департамента мониторинга анализа и стратегического развития здравоохранения МЗ РФ в России в 2017 г. зарегистрировали 262 793 детей с БА, или 1028,6 случая БА на 100 000 детского населения до 14 лет [1]. Современные международные и национальные клинические рекомендации регламентируют тактику ведения и выбор терапии у детей с БА [2-4]. Согласно этим документам, цель лечения БА - купирование воспаления в дыхательных путях. Именно противовоспалительная (син.: контролирующая, базисная, поддерживающая) терапия обеспечивает контроль заболевания, снижая частоту обострений и повышая качество жизни пациентов [2-4]. К препаратам базисной терапии БА относятся глюкокортикостероиды, преимущественно ингаляционные (ИГКС), антилейкотриеновые препараты (син.: модификаторы лейкотриенов, АЛТП), длительно действующие бета-2 адреномиметики (ДДБА) и их фиксированные комбинации с ИГКС (ИГКС/ДДБА). Согласно данным доказательной медицины, наиболее эффективными препаратами базисной терапии являются ИГКС, применяемые в зависимости от уровня контроля БА, ее фенотипа и возрастных особенностей пациента в качестве монотерапии или в комбинации с другими лекарственными средствами [2-4]. Однако терапия ИГКС не всегда способствует полному контролю симптомов заболевания. Примерно в 30% случаев терапия ИГКС оказывается неэффективной [5, 6]. Так, среди факторов, снижающих эффективность лечения БА, обсуждаются позднее начало и нерациональное использование базисной терапии [7, 8], недостаточный и несвоевременный контроль за эффективностью лечебных мероприятий в практическом здравоохранении [7-9], ошибки в технике использования ингалятора и низ 26 Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 I Оптимизация терапии ингаляционными глюкокортикостероидами бронхиальной астмы кая приверженность медицинским рекомендациям со стороны пациентов [10-12]. Присутствие этих факторов в значительной степени снижает контролируемость БА. В то же время имеются данные, что недостаточный контроль бронхиальной астмы имеет место в ряде случаев даже при своевременном и адекватном использовании базисной терапии [13-15]. В последние годы все чаще предполагается влияние индивидуальных особенностей пациента на эффективность терапии. Так, актуальным является вопрос взаимосвязи эффективности лекарственных средств противо-астматической терапии и фармакогенетических механизмов [16-20]. Фармакогенетические маркеры эффективности терапии ИГКС Фармакогенетические исследования последних десятилетий обнаружили большое число генетических полиморфизмов, связанных с изменением ответа на терапию ИГКС у пациентов с БА [16-21]. Авторы отмечают, что выявление генетических маркеров, снижающих эффективность противовоспалительных лекарственных средств, может стать одним из направлений оптимизации терапии БА. Значительное количество публикаций о генах-кан-дидатах, способных оказывать влияние на терапию ИГКС, позволило сформировать систематические обзоры [17, 18]. Тем не менее на сегодняшний день пока не имеется точных алгоритмов использования фармако-генетических маркеров при оптимизации терапии БА. Авторы отмечают, что это может быть связано с отсутствием четкого понимания взаимосвязи обнаруженных полиморфизмов генов с механизмами развития заболевания и механизмами действия лекарственных средств [18], что и затрудняет реализацию результатов фармакогенетических исследований в клинической практике. Мы проанализировали данные последних лет о генах-кандидатах, способных оказывать влияние на эффективность терапии ИГКС у пациентов с БА. Ген FBXL7 Комплекс SCF (Skp1-Cul1-F-box) представляет собой белковое соединение, участвующее в регуляции клеточного цикла [22-25]. Структурно данный комплекс представляет собой ядро, включающее структурообразующий белок куллин, каталитический RING-домен и адаптерный белок, а также имеется субстрат-специфичный домен [26]. Так, описано около 70 субстрат-специфичных доменов F-box в пределах только комплекса SCF 1 [27]. Их функция до сих пор обсуждается, однако была показана роль некоторых из них в воспалительных процессах и иммунном ответе [28, 29]. Белок F-box/ LRR-repeat protein 7, входящий в состав комплекса SCF, кодируется геном FBXL7, располагающимся в хромосоме 5 [24, 25]. Проведенные исследования in vitro связывают роль FBXL7 с индукцией апоптоза клеток [25, 30] посредствам повреждения митохондрий [25, 30] и снижения количества белка сурвинина. При этом содержание FBXL7 в клетке регулируется белком FBX18, также входящим в состав комплекса SCF [25, 30]. Park и соавт. [31] обнаружили полиморфизм rs10044254гена FBXL7, ассоциированный со снижением контроля БА. Исследование in vitro с использованием иммортализованных В-клеток от детей с БА продемонстрировало ассоциацию вариантного аллеля полиморфизма rs10044254 гена FBXL7 со снижением экспрессии FBXL7 в ответ на введение дексаметазона. Однако других исследований на этот счет не проводилось. Ген ABCB1 Р-гликопротеин является трансмембранным АТФ-зависимым белком-переносчиком. Экспрессия Р-гликопротеина отмечена на цитоплазматической мембране энтероцитов, гепатоцитов, клетках проксимальных почечных канальцев, а также эндотелиоцитов гистогематических барьеров [32]. Известно, что субстратами Р-гликопротеина являются многие лекарственные средства, в том числе и глюкокортикостероиды [32]. При участии Р-глико-протеина осуществляется активный процесс выведения глюкокортикостероидов из клетки. Ген ABCB1 (MDR1), кодирующий данный белок, обладает высокой степенью полиморфизма. Наиболее изученным является полиморфизм 3435C>T, представляющий собой замену цитозинового нуклеотида на тими-диновый в положении 3435. Ранее было выявлено, что генотип ТТ данного полиморфизма приводит к снижению экспрессии генаABCB1 [33-36] и уменьшению содержания Р-гликопротеина. В результате происходит замедление процессов выведения лекарственных средств и повышение их концентрации в плазме крови [37]. Изучалось влияние полиморфизма 3435C>T гена ABCB1 на эффективность терапии кортикостероидами у пациентов с БА. Так, одни исследования демонстрируют ассоциацию генотипа СС с потребностью в больших дозах системных и ингаляционных глюкокортикостероидов у пациентов с БА [38, 39]. Однако данные Duksal и соавт. носят противоположный характер [40]. Ген GLCC1 Ген GLCC1 располагается в хромосоме 7p21.3. Его экспрессия обнаружена в клетках дыхательных путей, а также в клетках иммунной системы [41]. Было отмечено, что в присутствии глюкокорти Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 27 Обзоры костероидов происходит значительное усиление экспресии GLCC1 [42]. Считается, что GLCC1 выступает в качестве маркера апоптоза, индуцированного глюкокортикостероидами [43]. Учитывая, что механизм апоптоза может выступать в основе противовоспалительного действия глюкокортикостероидов в отношении лимфоцитарного и эозинофильного воспаления при БА [44], снижение экспресии GLCC1 может приводить к уменьшению апоптоза воспалительных клеток, снижая противовоспалительный эффект ИГКС при БА [41]. Tantisira и соавт. исследовали полиморфизм rs37973 (A>G) гена GLCC1 [41]. Наличие данного полиморфизма снижает экспрессию гена GLCC1, что может влиять на эффективность терапии ИГКС. Было проведено in vitro исследование с использованием лимфобластоидных В-клеток, полученных от детей с БА, в котором показано, что дексаметазон значительно увеличивал экспрессию GLCCI1. При этом у гомозигот по мутантному аллелю G полиморфизма rs37973 (A>G) гена GLCC1 экспрессия была значительно ниже в сравнении с гомозиготами по дикому аллелю A. Повышенная экспрессия гена GLCCI1 ассоциирована с улучшением ответа на терапию ИГКС. Hu и соавт. в 2016 г. показали влияние полиморфизмов rs37973 и rs11976862 на изменение экспрессии GLCC1 [45], также авторы отметили ассоциацию полиморфизмов гена GLCC1 с изменением ответа на терапию ИГКС у детей с БА. Ген NR3C1 На молекулярном уровне ИГКС оказывают свое действие посредством связывания с глюкокортикостероидными рецепторами (ГР) в цитоплазме клетки [46]. Работы последних лет акцентировали внимание на изучении ГР. Изменение его аффинности может снижать терапевтический эффект глюкокортикостероидов. Так, альфа-изоформа ГР обладает высоким аффинитетом к глюкокортикостероидам и способна связываться с ДНК и транскрипционными факторами. Бета-изоформа ГР не взаимодействует с глюкокортикостероидами или транскрипционными факторами, она может связываться только с ДНК [47]. Изменение баланса альфа- и бета-изоформ ГР может модулировать эффективность терапии ИГКС у пациентов с БА. Ген NR3C1, кодирующий ГР, обладает высокой степенью полиморфизма [48-51]. Так, в исследованиях было выявлено около 40 полиморфных вариантов гена NR3C1, оказывающих влияние на его функцию [48]. Авторы демонстрировали неоднократно влияние полиморфизмов гена NR3C1 на эффективность терапии глюкокортикостероидами [49-51]. Так, например, было отмечено влияние полиморфизмов rs104893908, rs104893914, rs104893910, rs41423247, rs6195 гена NR3C1 на эффективность терапии ИГКС у пациентов с БА [50, 51]. Однако некоторые исследователи в своих работах не обнаружили никаких эффектов этих полиморфизмов на эффективность терапии ИГКС [52]. Гены, кодирующие изоферменты цитохрома Р450 При ингаляционном введении примерно 10-60% дозы ИГКС попадает в дыхательные пути, остальная часть проглатывается, адсорбируясь в желудочно-кишечном тракте [53]. Соотношение уровней метаболизма ИГКС в клетках дыхательных путей и в клетках желудочно-кишечного тракта определяет терапевтический индекс этих препаратов. Скорость инактивации активного вещества в месте терапевтического действия может влиять на эффективность ИГКС. Известно, что метаболизм ИГКС осуществляется при участии изоферментов цитохрома Р450 (CYP) семейства 3А [54-57]. Часть ИГКС, адсорбирующаяся в желудочно-кишечном тракте, метаболизируется в печени при участии в большей степени изофермента CYP3A4 [54-56]. Считается, что CYP3A7 работает только в печени плода, и к 6-12 мес жизни активность его снижается [57]. Основным представителем изоферментов CYP3A в легочной ткани является CYP3A5 [54]. Проведенные исследования in vitro демонстрируют участие CYP3A4, CYP3A5, СYP3A7 в метаболических процессах инактивации основных, наиболее часто используемых в терапии респираторных заболеваний ИГКС [55-57]. Изоферменты CYP3A4, CYP3A5, СYP3A7 кодируются соответственно генами CYP3A4, CYP3A5, CYP3A7. Данные гены обладают полиморфизмами, способными изменять активность ферментов биотрансформации, что может оказывать влияние на эффективность терапии ИГКС. В 2013 г. Stockmann и соавт. провели исследование по изучению полиморфизма гена CYP3A4*22 (С>Т) и его влияния на эффективность терапии ингаляционного флутиказона пропионата у детей с БА. В исследовании приняли участие 268 детей. Эффективность терапии оценивалась с помощью адаптированного опросника по контролю БА. По результатам генотипирования 20 респондентов являлись гетерозиготами и обладали генотипом СТ. Остальные дети были гомозиготами по аллели С. В результате исследования была показана статистически значимая разница в показателе эффективности флутиказона пропионата у гомозигот и гетерозигот. Присутствие Г-аллели, отвечающего за снижение активности изофермента CYP3A4, было ассоциировано с повышением уровня контроля за астмой [58]. В 2015 г. теми же авторами была проведена работа по изучению влияния полиморфизма 6986A>G гена 28 Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 оптимизация терапии ингаляционными глюкокортикостероидами бронхиальной астмы CYP3A5 на эффективность терапии ингаляционной формой беклометазона дипропионата у детей с БА. В работу включены 64 ребенка в возрасте от 2 до 17 лет, страдающих БА. В результате исследования было получено, что дети с генотипом CYP3A5*3/*3 (GG) имели статистически значимое улучшение контроля БА в сравнении с носителями генотипа CYP3A5*1/*3 (AG) [59]. Известно, что большинство представителей европеоидной расы являются гомозиготами по полиморфному маркеру 6986A>G гена CYP3A5 и обладают генотипом GG, отвечающим за экспрессию неактивной формы изофермента CYP3A5 [60], что может влиять на эффективность ИГКС посредством модуляции уровня их метаболизма. Seo и соавт. в 2008 г. выявили, что пациенты с ХОБЛ даже одной аллели А в полиморфизме 6096A>G гена CYP3A5 («быстрые метаболизаторы») имеют более частое развитие ХОБЛ и более быстрое ежегодное снижение ОФВ: и ФЖЕЛ в сравнении с гомозиготами GG [61]. По результатам нашего исследования, включавшего 108 детей с БА, было получено, что генотип AG и аллель А гена CYP3A5 (A6986A>G) ассоциированы с потребностью в большем объеме поддерживающей терапии и являются фактором риска более тяжелого течения БА [62]. Ген STIP1 После связывания глюкокортикостероидов с ГР в цитоплазме клетки происходит отщепление шаперонов, таких как белки теплового шока, активация комплекса глюкокортикостероид-рецептор и транспортировка его в ядро клетки, где комплекс глюкокортикостероид-рецептор связывается со специфическими участками ДНК, оказывая геномное действие [46, 63]. Ген стресс-индуцированного фосфопротеина 1 STIP1 оказывает влияние на функцию белка теплового шока 70 HPS70 [64]. Изменение экспрессии HPS70 модулирует образование комплекса глюкокортикостероидный рецептор - глюкокортикостероид, что в свою очередь может изменять ответ на терапию ИГКС. Так, Hawkins и соавт. в своем исследовании [64] продемонстрировали влияние полиморфизмов rs4980524, rs6591838, rs2236647 гена STIP1 на показатели эффективности терапии ИГКС у пациентов с БА. Ген TBX21 Транскрипционный фактор Т-бет 21, кодируемый геном TBX21, индуцирует дифференцировку наивных Т-лимфоцитов в сторону Т-хелперов 1-го типа, снижая при этом образование Т-хелперов 2-го типа. Влияние полиморфизмов гена TBX21 на терапию ИГКС у пациентов с БА изучалось в исследованиях Tantisira и соавт. Так, было выявлено, что наличие полиморфизма rs 2240017 гена TBX21 приводит к улучшению показателей эффективности терапии ИГКС у пациентов с БА [65, 66]. Ген CMTR1 Среди триггеров, вызывающих обострения БА, особое внимание уделяется вирусным инфекциям [67]. Продукт hMTr1 гена CMTR1, расположенного в хромосоме 6p21, участвует в механизмах защиты от вирусных инфекций [18]. Так, Kato и соавт. [68] обнаружили, что повышение экспрессии CMTR1 связано с механизмами Т-опосредованного иммунного ответа в мононуклеарных клетках периферической крови человека. Dahlin и соавт. [69] в своем исследовании показали снижение экспрессии CMTR1 у детей с БА через 1-2 нед после обострения заболевания. Таким образом, изучение влияния данного гена на терапию ИГКС может стать перспективным в разработке терапевтических подходов при вирус-индуцированной БА. Ген ALLC Фермент ALLC, кодируемый геном ALLC, участвует в процессах уриколиза (расщепления мочевой кислоты) [70]. Несмотря на то что в процессе эволюции позвоночных функция данного фермента была утеряна, у людей обнаружены транскрипты гена ALLC [71]. Отсутствие активности фермента ранее не вызывало предположений о влиянии гена ALLC на развитие заболеваний или эффективность терапии. Однако Kim и соавт. [72] предположили, что уровень мочевой кислоты у пациентов с БА, получающих терапию ИГКС, выше в сравнении с пациентами без терапии. Кроме того, проведенные исследования обнаружили влияние генов в хромосоме 2, где локализован ген ALLC, на изменение уровня ОФВ: [73, 74], что делает дискутабельным вопрос о возможном влиянии данного гена на терапию БА. Другие изучаемые гены-кандидаты Среди других генов-кандидатов, влияющих на эффективность терапии ИГКС у пациентов с БА, выступили гены ADCY9 [75], CRHR1 [76], ARG1 [77], FCER2 [77], Т-ген [78]. Так, в 2005 г. [75] было показано влияние полиморфизма rs2230739 гена ADCY9 на эффективность терапии будесонидом у пациентов с БА, что может быть связано с внегеномными механизмами действия комплекса рецептор-глюкокортикостероид при участии вторичных мессенджеров. Tantisira и соавт. показали роль полиморфизма rs242941 (G>T) гена CRHR1, влияющего на уровень эндогенных глюкокортикостероидов, на эффективность тера Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 29 Обзоры пии ИГКС у пациентов с БА [76, 77]. Хотя в других работах подобных ассоциаций не обнаружено [78]. Vonk и соавт. [79] показали статистически значимую разницу в показателях эффективности ИГКС в терапии БА у мутантных гомозигот по полиморфному маркеру rs2781667 гена ARG1 в сравнении с немутантными гомозиготами. Также авторы [80] продемонстрировали влияние полиморфизма rs 28364072 гена FCER2, являющегося регулятором IgE-опосредованного иммунного ответа, на эффективность терапии ИГКС у пациентов с БА. Tantisira и соавт., изучая Т-ген, кодирующий мезодермальный транскрипционный фактор [81], выявили влияние его полиморфизмов rs3099266, rs1134481, rs2305089 на показатели эффективности ИГКС (см. таблицу). Заключение Таким образом, контроль БА и эффективность противовоспалительной терапии зависят от множества факторов. Своевременное и адекватное назначение противовоспалительной терапии, ее рациональное и строгое использование способны повысить контролируемость заболевания. Однако учет индивидуальных особенностей пациента будет полезным в случаях, когда общие принципы перестают работать. Фармакогенетические исследования эффективности противовоспалительной терапии БА демонстрируют свою значимость и являются частью персонализированного подхода к лечению. Выявление фармакогенетических маркеров сниже Таблица. Гены-кандидаты, ассоциированные с ответом на терапию ИГКС при БА Ген Полиморфизм Эффект ABCB1 rs1045642 (3435C>T) Ассоциация аллеля С и генотипа СС с потребностью в более высоких дозах системных и ингаляционных ГКС [38, 39], ассоциация генотипа ТТ с потребностью в более высоких дозах ГКС [40] CYP3A4 rs35599367 (mtron60T) Присутствие Т-аллели, отвечающего за снижение активности изофермента CYP3A4, ассоциировано с повышением уровня контроля за астмой [58] CYP3A5 rs776746 (6986A>G) Гомозиготы GG имели статистически значимое улучшение контроля БА в сравнении с носителями генотипа AG [59], ассоциация генотипа AG с потребностью в большем объеме противовоспалительной терапии БА [60] NR3C1 rs104893908 rs104893914 rs104893910 rs41423247 rs6195 Ассоциация с изменением эффективности терапии ИГКС у пациентов с БА [50, 51]. Отсутствие эффектов на эффективность терапии ИГКС [52] STIP1 234 ‘OOO'C 952 462 eee Улучшение ОФВ1 на фоне терапии ИГКС [64] TBX21 rs 2240017 Наличие полиморфизма приводит к улучшению показателей эффективности терапии ИГКС у пациентов с БА [65, 66] GLCCI1 rs37972 Разница в показателях ОФВ1 у мутантных и немутантных гомозигот, получавших ИГКС (носители дикого аллеля С имели лучшие показатели ОФВ1) [41] CRHR1 rs242941 Минорный аллель ассоциирован со снижением ОФВ1 на фоне терапии ИГКС [76, 77], не обнаружено ассоциаций [78] T-ген rs3099266, rs1134481, rs2305089 Разница в показателях ОФВ1 у мутантных и немутантных гомозигот (носители дикого аллеля всех SNP имели более высокие показатели ОФВ1) [81] ARG1 rs2781667 С-аллель ассоциирован со снижением показателей эффективности ИГКС [79] FCER2 rs 28364072 Участие в регуляции IgE-опосредованного иммунного ответа; влияние на контроль БА [80] FBXL7 rs10044254 Гомозиготы по мутантному аллелю хуже отвечали на терапию в сравнении с гетерозиготами и гомозиготами по дикому аллелю [31] CMTR1 rs2395672 Ассоциация с повышенным риском обострений БА [69] ALLC - Предположение об опосредованном влиянии на терапию ИГКС [72-74] 30 Российский Аллергологический ^^урнал • 2019 • Том 16 • 3 Оптимизация терапии ингаляционными глюкокортикостероидами бронхиальной астмы ния эффективности терапии БА, понимание связи этих маркеров с механизмами развития заболевания позволят ускорить внедрение их в клиническую практику, разработать индивидуальные алгоритмы ведения пациентов с БА на основании фармакогене-тического тестирования, повысить эффективность лечебных мероприятий, контроль над заболеванием и улучшить качество жизни пациентов. Информация об источниках финансирования Финансовой поддержки в настоящей статье не было. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Участие авторов • Написание текста - А.К. Застрожина. • Редактирование - И.Н. Захарова, Д.А. Сычев.

About the authors

A K Zastrozhina

Children's City Polyclinic No. 42 of the Moscow Healthcare Department

I N Zakharova

Russian Medical Academy of Postgraduate Education of Russian Ministry of Health

D A Sychev

Russian Medical Academy of Postgraduate Education of Russian Ministry of Health

References

Supplementary files