RHEUMATOLOGY: MODERN ASPECTS OF PATHOGENESISAND PHARMACOTHERAPY OF JUVENILE IDIOPATHIC ARTHRITIS, STRATEGIC PATHWAYS

Full Text

Обнаружение в 2005 году (Harrington, Langrish, Park и соавт.) новой популяции T-лимфоцитов - Th17 клеток повлекло за собой ряд революционных открытий в области иммунологии и ревматологии, которые существенно расширили понимание патогенеза аутоиммунных заболеваний. Исследования, проводимые на мышиных моделях, опровергли доминирующую теорию активации Th1-пути с участием IL12 и IFNγ и показали решающую значимость IL17 и IL23 в патогенезе ревматоидных заболеваний [29]. Тh17 интенсивно изучали в последнее десятилетие, в результате удалось определить источники происхождения, пути дифференцировки и часть функциональных особенностей этих клеток, а также их роль в защите организма от патогенов и в развитии патологических процессов. Показано, что у человека дифференцировка Th17 происходит независимым от Th1 путём под влиянием IL23, IL6, IL1β и TGF-β [6, 14, 30]. Зрелый Th17 лимфоцит является составной частью пула T-клеток памяти и имеет фенотип CCR6+IL17A+IL17F+IFNγ+IL22+ (в отличие от Th22 не экспрессирует хемокиновый рецептор CCR10) [29]. Популяция лимфоцитов Th17 продуцирует цитокины IL17, IL-22, IL-26, IFNγ и хемокин CCL-20. Важнейшим из них является IL17 [6], который был идентифицирован в 1993 году P. Rouvier и соавт., задолго до открытия непосредственно Th17 клеток, и первоначально назывался CTLA-8 (cytotoxic T lymphocyte associated antigen 8). Семейство цитокинов IL17 включает в себя 6 членов: IL17А, IL17В, IL17С, IL17D, IL17Е (или IL25) и IL17F. Члены семейства IL17 играют разнообразную биологическую роль. Th17-клетки продуцируют в основном два члена семейства IL17 - IL17A и IL17F, но функционально более активным является IL17А. Он играет решающую роль в аутоиммунном воспалении суставов и околосуставных тканей. У пациентов с ревматоидными заболеваниями IL17А в значительных количествах присутствует в воспаленных синовиальных тканях, но в небольших концентрациях определяется в периферической крови. В 2008 году K. Nistala et al. обнаружили высокий уровень Th17 и IL17А в суставах детей с ЮИА. Важным механизмом в патогенезе костно-хрящевой деструкции при аутоиммунном артрите является IL17А-индуцированная экспрессия RANKL (цитокин семейства TNF) синовиальными фибробластами и остеобластами, которая приводит к секреции остеокластогенных факторов, таких как TNFα и IL1β [14]. Также IL-17А индуцирует секрецию целого ряда цитокинов, хемокинов, металлопротеиназ и других провоспалительных медиаторов и способствует привлечению нейтрофилов к органу-мишени [6]. Относительно роли TGF-β в развитии Th17 существуют противоречивые данные. Из 3-х изоформ, существующих в организме млекопитающих, TGF-β1 играет наиболее важную роль в регуляции иммунной системы, он контролирует пролиферацию, дифференцировку и активацию T-клеток. Этот фактор критически важен для дифференцировки Т-супрессоров (Treg), которые могут существенно подавлять аутоиммунное воспаление. Одновременно ряд авторов указывает на необходимость TGF-β в развитии Th17 [26]. Исследования функции TGF-β в развитии ревматоидного артрита привели к неоднозначным результатам [20]. Ghoreschi et al. предполагают, что дифференцировка Th17 клеток может идти как в присутствии TGF-β, так и в условиях его относительного дефицита. Последний вариант, вероятно, играет важную роль в патогенезе ревматоидных заболеваний и происходит на фоне высокой концентрации провоспалительных цитокинов. В результате формируется агрессивная популяция Th17-хелперов, которые мигрируют в места воспаления и имеют некоторое сходство с Th1 (продукция IFN-γ) [27]. Клеточная линия Th17, развивающаяся при достаточной концентрации TGF-β, способна к экспрессии регуляторного IL9 и противовоспалительного IL10 [19]. На мышиных моделях показано, что клетки Th17, поляризованные в отсутствии TGF-β, определяют более тяжелое течение экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита [30, 19]. Гуморальные факторы Важная роль в патогенезе ревматоидных заболеваний отводится поликлональной активации B-лимфоцитов, сопровождающейся продукцией аутоантител к модифицированному IgG, называемых ревматоидным фактором (РФ). Под влиянием PAD - фермента погибших лейкоцитов, появляющегося при длительном местном воспалении в суставе, происходит дезиминирование аргинина с образованием цитруллина [3]. На такую модификацию белков филлагрина и виментина отвечают антигенпрезентующие клетки, что приводит к выработке Ат против суставных белков, содержащих цитруллин (АЦЦП, АМЦВ). Эти антитела стали важными маркерами в ранней диагностике РА и ЮИА и подходят для оценки прогноза развития заболевания на ранних стадиях [4, 11]. Одной из возможных причин поликлональной активации B-клеток может служить IL21. Это член семейства IL2, который продуцируется активированными CD4+ T-клетками (в том числе Th17). IL21 проявляет плейотропные эффекты: является фактором выживания CD4+ и CD8+ клеток, модулирует функции CTL [31]; важное значение он имеет в регуляции работы герминативных центров - IL21 определяет направление дифференцировки B-клеток, в высокой концентрации активирует TFH (T-фолликулярный хелпер) и угнетает TFR (T-фолликулярный супрессор), нарушая баланс TFR/TFH, способствует поликлональной активации B-клеток и развитию аутоиммунных заболеваний [12, 18]. Также IL21 является фактором выживания патогенных подмножеств T-клеток и, таким образом, поддерживает аутоиммунное воспаление. На мышиных моделях показана роль IL21 в развитии болезни Крона, язвенного колита, СД 1 типа, СКВ-подобного синдрома [31]. На мышах было показано, что лечение антителами к IL21 значительно улучшает течение заболевания: уменьшаются клинические и гистологические признаки аутоиммунного воспаления (при AIA и CIA), снижается уровень mRNA-IL6 в клетках синовиальных тканей и сывороточные уровни IL6 и IgG1 [32]. Интересно, что IL21 вырабатывает 60% [6] Th17 и служит для них аутокринным фактором роста [16], через этот механизм он участвует в развитии ревматоидных заболеваний. Попытки обнаружить специальные клетки-продуценты IL21 не увенчались успехом. В течение этих исследований была обнаружена высокая пластичность CD4+-клеток, вырабатывающих IL21 - в зависимости от цитокинового микроокружения наблюдался переход Th1\Th2\Th17\Threg\TFH [31]. Недавние генетические исследования показали значительную ассоциацию гена IL2/21 с предрасположенностью к ЮИА [22]. Также интерлейкин IL21 обнаруживается в высоких концентрациях в сыворотке пациентов с ранним РА (391,3пг/мл) по сравнению с пациентами с другими недифференцированными артритами (191,6пг/мл) - р = 0,08 [23]. Перспективы фармакотерапии Молекулярные и генетические исследования последнего времени расширили представления о цитокин-опосредованной внутриклеточной передаче сигнала и механизмах активации транскрипции генов-мишеней цитокинов. Изучение организации внутриклеточных структур, обеспечивающих передачу цитокинового сигнала, представляет большой интерес для решения задач современной фармакотерапии, связанной с точечной блокировкой или активацией различных генов [3]. Хорошо изучен и широко описан в русскоязычной литературе сигнальный путь Jak/STAT. Он передает сигналы от внеклеточных молекул (цитокины, факторы роста) через соответствующие трансмембранные рецепторы к ядерным генам-мишеням [10]. Индукция сигнала начинается с аутокаталитического фосфорилирования Jak-киназ (Janus-associated family kinases), связанных с цитокиновым рецептором, запускаемого конформационными изменениями рецептора, которые происходят в результате его взаимодействия с цитокином. Активированные Jak-киназы фосфорилируют цитоплазматические факторы STAT (Signal transducers and activators of transcription), присутствующие в цитоплазме в неактивной форме. Фосфорилированные STAT приобретают сродство друг к другу и димеризуются, затем перемещаются в ядро, где выступают в качестве транскрипционных факторов [15]. Выделяют несколько разновидностей STAT и Jak-киназ. В передаче сигналов от разных цитокинов принимают участие разные молекулы: охарактеризовано более 40 рецепторов цитокинов (как провоспалительных, так и противовоспалительных), которые используют для внутриклеточной сигнализации путь Jak/STAT. По современным представлениям, именно сигнальная система Jak/STAT является ключевым компонентом регуляции иммунитета и гемопоэза [10]. Проведение сигнала и транскрипция генов регулируется по принципу отрицательной обратной связи с помощью группы молекул SOCS (Suppressor of cytokine signaling). STAT активирует транскрипцию молекулы SOCS, которая связывается с J-киназами на внутриклеточной части домена цитокинового рецептора и блокирует его. В результате подавляется путь передачи сигнала и активация биологических функций цитокина [3]. Описанный сигнальный путь основной, но не единственный в обеспечении регуляции системы иммунитета. Важно отметить, что путь Jak/STAT связан, в основном, с цитокиновыми рецепторами I типа (лиганды: IL2,3,4,5,6,7,8,9,15,21) и II типа (лиганды: IL10,19,20,22, IFNα,β,γ). Основное значение в активации и пролиферации иммунокомпетентных клеток имеет Jak3, которая экспрессируется в B-, T-лимфоцитах, NK-клетках и моноцитах и осуществляет передачу сигнала с цитокинового рецептора I типа. Необходимо отметить, что важнейшие провоспалительные цитокины, такие как TNFα, IL1 и IL17 взаимодействуют с рецепторами, не относящимися к рецепторам I/II типа, и их активность не связана с Jak-зависимой сигнализацией. Настоящим прорывом в лечении ревматоидных заболеваний стала разработка малых ингибирующих молекул, конкурентно блокирующих различные факторы транскрипции. Эти препараты находятся на разных этапах исследований и имеют значительные преимущества в сравнении с ГИБП [8]. Это низкомолекулярные соединения, для которых становится возможным пероральный прием, они имеют меньший спектр побочных реакций и не так дороги в производстве [10]. Наибольший успех получил тофацитиниб - первый пероральный обратимый ингибитор Jak (большее сродство имеет к Jak3), разрешенный к применению в России с 2013 года. Высокая эффективность и безопасность этого препарата подтверждена сериями клинических и доклинических испытаний [9, 2]. Ингибирование Jak ассоциируется с подавлением сигнализации, опосредуемой провоспалительными цитокинами: IL2, 12, 21, косвенно IL23, что приводит к модуляции дифференцировки Th1/Th2, и что самое важное - «патогенных» Th17, а также блокируются IL6-зависимые реакции, играющие важную роль в развитии суставного воспаления [10, 9]. Разработка ингибиторов сигнальных молекул является ярким примером достижений «трансляционной» медицины в ревматологии в XXI в. [10]. В настоящее время изучается действие малых молекул, ингибирующих ключевые компоненты внутриклеточной передачи сигнала - Jak, STAT, Syk (spleen tyrosine kinase), MAPK (mitogen-activated protein kinase), NF-κB. Данные экспериментальных и клинических исследований показывают высокую эффективность блокаторов Syk (препарат фостаматиниб) - подавляется развитие эрозий, синовита и паннуса у мышей при CIA, а также наблюдается значительная положительная динамика у пациентов с РА с резистентностью к метотрексату [10]. Ингибиторы других внутриклеточных передатчиков оказались менее эффективны на данном этапе исследований. Возможно, это связано с избыточностью и взаимозаменяемостью, а также с плейотропностью действия внутриклеточных трансдукторов. Эти свойства придают цитоплазматическим сигнальным путям некоторое сходство с цитокиновыми сетями. Перспективными с точки зрения создания малых ингибиторных молекул представляются исследования, направленные на изучение цитоплазматических сигнальных путей, участвующих в дифференцировке Th17 клеток. Центральными цитокинами, вызывающими экспрессию IL17A Т-клетками (Th17), являются TGF-β и IL6 [23]. Последние исследования показали важную роль кофакторов транскрипционной системы STAT3 - белков Smad2 и Smad3 в функционировании цитоплазматических передатчиков Th17-клеток. В работах Jeong-Hwan Yoon et al. определена противоположная роль Smad2 и Smad3 в STAT3-индуцированной транскрипции IL17A и RORγt Th17-клетками. Активация рецептора TGF-β приводит к фосфорилированию кофактора: Smad2→pSmad2 внеклеточной сигнал-регулируемой киназой ERK (extracellular signal-regulated kinase) и его взаимодействию с белками STAT3 и p300. Образовавшийся триплет pSmad2-STAT3-p300 запускает транскрипцию генов, кодирующих синтез IL17 и RORγt. В отсутствии сигнала от TGF-β-рецептора нефосфорилированный Smad3 взаимодействует с белком STAT3 и белком-ингибитором STAT3 (Protein Inhibitor of Activated STAT3 - PIAS3). Триплет Smad3-STAT3-PIAS3 репрессирует гены, отвечающие за синтез IL17 и RORγt [24]. Вероятно, дальнейшее изучение системы кофакторов Smad и ее ингибиторов даст возможность влиять на дифференцировку Th17-клеток. Терапия анти-IL17 моноклональными антителами показала мощную клиническую эффективность при псориазе, но не в лечении ревматических заболеваний или болезни Крона. Поиск альтернативных путей влияния на Th17-клетки может открыть более лучший способ торможения функционирования Th17-кеток, чем моноклональные Ат против IL17 [28]. Важнейшим транскрипционным фактором, влияющим на выработку IL17 Th17-лимфоцитами, является ядерный рецептор гормонов, ассоциированный с рецептором ретиноевой кислоты - ROR (Retinoic acid-related orphan receptors, RORs). Он представлен тремя подтипами - RORα, RORβ и RORγ. Последние исследования обнаружили критическую роль RORγt (изоформа RORγ) в регуляции дифференцировки Th17-клеток [23]. Установлено, что RORγt индуцируется во время дифференцировки антиген-стимулированных Th в направлении Th17 в ответ на IL-6 и TGFβ и требуется для проявления Th17-зависимых аутоиммунных заболеваний [6, 25]. Другие транскрипционные факторы, значимые в развитии Th17, не являются ядерными рецепторами гормонов и не имеют лиганд-связывающих доменов, поэтому не так привлекательны в качестве мишеней для лекарственной терапии. Уже синтезировано несколько малых ингибиторных молекул RORγt. Они проявили мощное подавляющее действие на Th17-клетки и показали хорошую терапевтическую эффективность на животных моделях аутоиммунных заболеваний [28]. Более того, эффекты этих соединений были ограниченными в отношении других клеток и тканей [17]. Однако, необходимы дальнейшие исследования in vivo для определения иных влияний этих молекул и определения возможных побочных эффектов для человека. Заключение Успехи последнего десятилетия в области фундаментальной и клинической иммунологии значительно расширили представления о системе иммунобиологического надзора, углубили понимание патогенеза аутоиммунных заболеваний и канцерогенеза. Не меньшим прорывом, чем открытие и разработка в начале 2000-х годов генно-инженерных биологических препаратов, стало создание новых лекарственных средств - малых ингибиторных молекул, которые влияют на транскрипционный аппарат клетки и являются селективными иммуномодуляторами, действие которых направлено на основные звенья патогенеза аутоиммунных заболеваний. Главными преимуществами этих препаратов можно считать избирательность воздействия на организм, меньшую стоимость производства и возможность перорального применения. Однако, для более тонкого понимания патогенеза и определения наиболее перспективных лекарственных средств необходимо дальнейшее изучение организации цитокиновых сетей, путей внутриклеточной передачи сигнала, устройства мембранного рецепторного аппарата лимфоцитов (например, PRR), функционирования различных популяций иммунных клеток (в т.ч. дендритных), а также роли симбиотической микрофлоры в работе иммунной системы. Необходима интеграция и суммарная оценка накопленных знаний в области иммунологии и биохимии для построения комплексных математических моделей динамики биологических систем в норме и при различных аутоиммунных патологиях, что позволит более полно использовать ЭВМ для прогнозирования влияния различных факторов, а также создаст хорошие предпосылки для развития персонализированной медицины.

About the authors

T I KAGANOVA

Email: dr.daniil25@mail.ru

D V SHEVYREV

Email: t.kaganova2010@yandex.ru

References

Supplementary files