Udział mechanizmów immunologicznych w patogenezie chorób

Dr hab. med. Paweł Hrycaj
Udział mechanizmów
immunologicznych w patogenezie
chorób reumatycznych
Zakład Reumatologii i Immunologii Klinicznej
Akademia Medyczna im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu
Co to jest nadwrażliwość?
Typy nadwrażliwości
Typ
Mechanizm
Choroby
Typ I (natychmiastowy,
anafilaktyczny
Swoiste przeciwciała IgE, aktywacja
komórek tucznych
Anafilaksja, alergie atopowe,
pokrzywki
Przeciwciała IgG i/lub IgM obecne
na komórkach, pobudzenie
dopełniacza, cytotoksyczność
limfocytów, komórki NK
Reakcje potransfuzyjne,
choroba hemolityczna
noworodków, anemie
hemolityczne, cytopenie,
choroby autoimmunologiczne
(pęcherzyca, miastenia)
Typ III (kompleksów
immunologicznych)
Przeciwciała (IgG) tworzące
kompleksy immunologiczne,
pobudzenie dopełniacza
Choroba posurowicza,
alergiczne zapalenie
pęcherzyków płucnych,
choroby autoimmunologiczne
(k.z.n, t.r.u., r.z.s.)
Typ IV (opóźniony)
Swoiste limfocyty CD4+ (Th1)
Cytokiny, makrofagi, bazofile
Niekiedy tworzenie ziarniniaków
Alergie kontaktowe, reakcje
odrzucenia przeszczepu,
gruźlica, trąd, sarkoidoza
Typ II (cytotoksyczny)
Jak układ immunologiczny
rozpoznaje własne antygeny?
MHC II
MHC I
Komórka prezentująca antygen
(Antigen Presenting Cell, APC)
MHC II + peptyd
MHC Class I + peptyd
Komórka prezentująca antygen
(Antigen Presenting Cell, APC)
Komórka T CD8+
Komórka T CD4+
Receptor dla antygenu (TcR)
TcR
MHC II
MHC I
Komórka prezentująca antygen
(Antigen Presenting Cell, APC)
Autoimmunizacja
Odpowiedź immunologiczna
własnym antygenom
Może być nieswoista narządowo (SLE, RZS,GVHD) lub
swoista narządowo (stwardnienie rozsiane, cukrzyca
typu I, małopłytkowości autoimmunologiczne)
Dotyczy 5-7% populacji
Często nasilone objawy kliniczne
skierowana
przeciwko
Najważniejsze mechanizmy odpowiedzialne za rozwój autoimmunizacji
Zakażenia (ekspresja antygenów wirusowych na powierzchni komórek
gospodarza, superantygeny, poliklonalna aktywacja komórek układu
odpornościowego, uwalnianie neoantygenów, mimikra molekularna,
zaburzenia funkcji immunocytów)
Powstawanie zmienionych własnych antygenów w wyniku przyłączania się do
nich obcych cząsteczek, na przykład leków
Modyfikacja struktury antygenów własnych w wyniku działania zmienionych
mechanizmów wewnątrzustrojowych
Zaburzenia hormonalne
Zaburzenia pola cytokinowego
Zaburzenia mechanizmu odróżniania struktur własnych i obcych - self-nonself
(defekty rozpoznania antygenu, poliklonalna aktywacja immunocytów,
defekty prezentacji antygenów)
Mimikra molekularna
Wirus
Płytka krwi
Pomocnicza
komórka T
Rola superantygenów
Receptor dla antygenu (TCR)
Miejsce przyłączania prezentowanego peptydu (agretop)
Antygen MHC klasy II
Makrofag (APC)
Superantygen
MHCII
Makrofag
(APC)
1.
Fagocytoza
MHCII
Makrofag
(APC)
Niszczenie
2.
1.
Fagocytoza
MHCII
Makrofag
(APC)
Zakażenie, cytokiny (TNF, IFN)
Aktywacja APC
Niszczenie
2.
1.
Fagocytoza
MHCII
Makrofag
(APC)
Zakażenie, cytokiny (TNF, IFN)
Aktywacja APC
Niszczenie
2.
1.
Nieprawidłowe
przetwarzanie
Fagocytoza
MHCII
Makrofag (APC)
(APC)
Zakażenie, cytokiny (TNF, IFN)
Aktywacja APC
Niszczenie
2.
Nieprawidłowe
przetwarzanie
1.
Fagocytoza
Peptydy
3.
Makrofag (APC)
(APC)
MHCII
Zakażenie, cytokiny (TNF, IFN)
Aktywacja APC
Niszczenie
2.
Nieprawidłowe
przetwarzanie
1.
Fagocytoza
Peptydy
MHCII
3.
Makrofag (APC)
(APC)
4.
Nieprawidłowa
prezentacja
antygenu
Zakażenie, cytokiny (TNF, IFN)
Aktywacja APC
Niszczenie
2.
Nieprawidłowe
przetwarzanie
1.
Fagocytoza
Peptydy
MHCII TcR
3.
Makrofag (APC)
(APC)
4.
Nieprawidłowa
prezentacja
antygenu
Aktywacja
komórek T
CD4+
Immunopatogeneza
reumatoidalnego zapalenia stawów
Patogeneza reumatoidalnego zapalenia stawów
Czynnik reumatoidalny?
Zakażenie?
Białka szoku termicznego?
Cytokiny?
„Shared epitopes” i komórka T
Rola synowiocytów błony maziowej
Rola białek błony maziowej zawierających cytrulinę?
Rola zakażenia i komórek dendrytycznych
Geny odpowiedzi immunologicznej
w reumatoidalnym zapaleniu stawów
Gen
Allel/Genotyp
Iloraz szans
TNFR2
196R/R
3,1
HLA-DRB1
Shared epitope
3.8
TNF-α
Polimorfizm –238 -308
?
FCGR3a
16F/F (w połączeniu z HLADRB1)
CTLA-4
17A (w połączeniu z HLADRB1)
Polimorfizm genu DRB1
w reumatoidalnym zapaleniu stawów
Swoistość
Wariant Sekwencja aminokwasów
serologiczna
RR locus i allel
DR 1
Dw1
LQRRAAG
*0101
DR4
Dw 4
LQKRAAG
*0401
DR 4
Dw14
LQRRRAV
*0404
DR 4
Dw14
LQRRRAG
*0408
DR 4
Dw15
LQRRRAG
*0405
DR 6
Dw16
LQRRRAG
*1402
LRRRRAG
*1001
DR 10
* Q =glutamina, K=lizyna, R=arginina, A=alanina, G=glicyna, V=walina, L=leucyna
Polimorfizm genu DRB1
w reumatoidalnym zapaleniu stawów
Autorzy
Wyniki
Jaraquemada i wsp.
Young i wsp.
nadżerkowa postać r.z.s. u chorych HLA-DR4pozytywnych, szczególnie u kobiet z wczesnym
początkiem choroby
Ollier i wsp.
Weyand i wsp.
Starkebaum i wsp.
objawy pozastawowe częstsze u chorych HLA-DR4pozytywnych
częste występowanie objawów pozastawowych
u mężczyzn z obecnością dwóch aleli DRB1*04*04
częstsze występowanie zespołu Felty’ego u chorych
HLA-DR4-pozytywnych
O’Dell i wsp.
Lepsza odpowiedź na leczenie skojarzone MTX, SS
i hydroksychlorochiną u chorych z obecnością alleli
*0404, *0401 lub *0405
Stratyfikacja chorych na r.z.s na podstawie HLA-DRB1 i CRP
-
HLA-DRB1 *04/*01 +
<15 mg/l CRP >15 mg/l
84%
95%
5%
16%
Nienadżerkowa postać r.z.s.
Nienadżerkowa postać r.z.s.
Nadżerkowa postać r.z.s.
Nadżerkowa postać r.z.s.
Locus TNF
HLA-B
LT-α
TNF-α
Lst-1
LT-β
HLA-DR
+1
-1031T/C -863C/A -857C/T –376C/A –308G/A –244G/A –238G/A
+70C
+489G/A
Rola cytokin w patogenezie reumatoidalnego zapalenia stawów
IFN-γγ
TNF
GM-CSF
IL-15
IL-1
IL-8
IL-16
IL-6
Inne
chemokiny
IL-17
TGF-β
β
Cytokiny
Przeciwzapalne
IL-18
IL-1-RA
sIL-1-R1
sTNF-R
Cytokiny
Prozapalne
IL-4
IL-10
IL-11
IL-13
IL-18BP
Angiogeneza
Cytokiny, cząsteczki
adhezyjne, czynniki
krzepnięcia, NO
Produkcja
przeciwciał
IL-2, IFN-γγ,
inne cytokiny
TNF, IL-1, IL-6
Naczynia
Endotelium
Komórka B
Komórka T
Monocyt
Bodziec
prozapalny
Gorączka,
senność
TNFα
TNFα
Osteoklast
OUN
Makrofag/Monocyt
Kość
Wątroba
Mięśnie
Resorpcja tkanki kostnej
Tkanka tłuszczowa
Tkanka łączna
Odpowiedź ostrej fazy
Zahamowanie aktywności
lipazy lipoproteinowej
Proteoliza
IFN-β
β , kolagenaza
TNF a układ RANK-RANKL-osteoprotegryna
TNF
TNF-INH
TNF-INH
Aktywacja
synowiocytów
Rekrutacja komórek
CD4+/CD8+
RANKL
OPG
Rank
+ GM-CSF
Różnicowanie
Aktywacja
Osteoklast
Pre-Osteoklast
+ IL-1
TNF-INH
TNF
TN
FIN
H
Resorpcja kości
i
powstawanie nadżerek
„Złe komórki” w błonie
maziowej?
czy
Limfocyt
Synowiocyt
Charakterystyka synowialnych komórek T
Komórki T tworzą agregaty przypominające grudki chłonne
Antygeny powierzchniowe wskazują na stan przewlekłej aktywacji
(ekspresja CD45RO, CD69, receptorów dla chemokin)
Komórki T błony maziowej wykazują wysoki stopień zróżnicowania
(znaczące skrócenie telomerów)
Synowialne komórki T reagują słabo na pobudzanie TCR
Środowisko błony maziowej sprzyja przetrwaniu dojrzałych komórek T
Aktywność cytokin prozapalnych przekracza aktywność cytokin
przeciwzapalnych
Dominacja linii limfocytów pomocniczych Th1
Charakterystyka komórek T CD4+ poddanych
przewlekłej ekspozycji na TNF
Wzmożona ekspresja antygenów aktywacji
(CD69)
Słaba odpowiedź na stymulację TCR
Zahamowanie transkrypcji genu CD28
Zahamowanie produkcji cytokin
Rozprzężenie mechanizmów transdukcji
sygnału przez TCR
Morfologia i zmienione funkcje aktywowanych synowiocytów
błony maziowej (aSBM) u chorych na reumatoidalne zapalenie
stawów
aSBM umiejscowione w powierzchownych warstwach błony
maziowej chorych na r.z.s. wykazują cechy aktywacji typowe
dla komórek inwazyjnych (zaokrąglony kształt, duże, jasne
jądra komórkowe, duże jąderka)
W hodowli aSBM mogą wzrastać mimo braku kontaktu z
podłożem i nie wykazują cech inhibicji kontaktowej
Charakterystyczną właściwością aSBM chorych na r.z.s. jest
ich zdolność do przylegania do chrząstki stawowej i
głębokiego naciekania macierzy chrząstki
Stan aktywacji (czasem określanej terminem częściowej
transformacji) aSBM ma charakter trwały i nie wymaga
podtrzymania przez cytokiny prozapalne
Zmiany szlaków sygnałowych w aSBM chorych na
reumatoidalne zapalenie stawów
Wzmożona ekspresja AP-1, która koreluje z ekspresją mRNA dla c-fos
i c-jun in situ i aktywnością choroby
Nasilona aktywacja NF-kB w aSBM
Mutacje somatyczne genu p53 w aSBM chorych na r.z.s.
(podobieństwo do komórek nowotworowych)
aSBM nie wykazują ekspresji mRNA dla białka supresorowego PTEN
Proto-onkogen c-myc wykazuje wzmożoną ekspresję w aSBM chorych
na r.z.s., a jego zahamowanie poprzez transfer genowy hamuje wzrost
aSBM
Transfer genu dojrzewania p16INK4a hamuje wzrost aSBM in vitro i
zmniejsza nasilenie adjuwantowego zapalenia stawów u szczurów
Zaburzenia apoptozy aSBM u chorych na
reumatoidalne zapalenie stawów
Zaburzenia apoptozy aSBM zą istotną przyczyną przerostu błony
maziowej u chorych na r.z.s.
Brak apoptozy aSBM może wynikać z ich braku wrażliwości na
czynniki proapoptotyczne
szlaków sygnałowych
lub
defektu
wewnątrzkomórkowych
Oporność aSBM na apoptozę wynika z nadprodukcji cząsteczek
hamujących apoptozę, głównie na drodze Fas/Apo-1/CD95
Tylko 20% aSBM jest wrażliwych na apoptozę indukowaną Fas
Wzmożona ekspresja sentryny (SUMO-1) dotyczy aSBM położonych
w powierzchownych warstwach błony maziowej, podczas gdy
prawidłowe synowiocyty wykazują znikomą ekspresję białka
Wydłużone przeżycie aSBM w błonie maziowej chorych może nasilać
niszczenie tkanek stawowych chorych na r.z.s.
Wzmożona ekspresja białek adhezyjnych na powierzchni aSBM
chorych na reumatoidalne zapalenie stawów
Na powierzchni aSBM wykazano ekspresję β1-integryn (VLA-3,
VLA-4 i VLA-5)
Przeciwciała
neutralizujące β1-integryny hamują
przyłączanie się aSBM do macierzy chrząstki stawowej
częściowo
Integryny pełnią funkcję receptorów dla fibronektyny i ułatwiają
adhezję aSBM do powierzchni chrząstki stawowej
Ekspresja genów c-fos i c-myc jest swoiście stymulowana przez
zależna od integryn adhezję komórek
Białka adhezyjne uczestniczą w złożonych mechanizmach rekrutacji
komórek w miejscu zapalenia i wpływają na ekspresję metaloproteinaz
Rola aSBM w degradacji substancji podstawowej chrząstki stawowej
aSBM znacząco wpływają na degradację substancji podstawowej chrząstki
stawowej poprzez ekspresję metaloproteinaz (MMP) i katepsyn
Powierzchniowe aSBM błony maziowej są głównym źródłem MMP
MT1-MMP i prawdopodobnie MT3-MMP mają znaczący udział w degradacji
substancji podstawowej chrząstki stawowej chorych na r.z.s.
Transfekcja fibroblastów proto-onkogenem ras prowadzi do transformacji
komórkowej, której towarzyszy wzmożona produkcja katepsyny L
Cytokiny prozapalne (IL-1, TNF) pobudzają produkcję katepsyn B i L w
fibroblastach błony maziowej
Katepsyna K może uczestniczyć w degradacji substancji podstawowej
chrząstki stawowej przez aSBM i makrofagi
Obecność MMP typu błonowego (MT-MMP) wykazano w aSBM
powierzchniowych warstw błony maziowej chorych na r.z.s.
Wpływ aSBM na makrofagi i limfocyty błony maziowej chorych na
reumatoidalne zapalenie stawów
aSBM odgrywają znaczącą rolę w aktywacji makrofagów błony maziowej i ich
różnicowanie do osteoklastów
aSBM produkują duże ilości czynnika różnicowania osteoklastów (Osteoclast
Differentiating Factor, ODF) in vivo, co koreluje z ich zdolnością do indukcji
osteoklastogenezy w monocytach krwi obwodowej in vitro
Interakcja synowialnych makrofagów i fibroblastów może odbywać się poprzez
bezpośredni kontakt komórek w wyniku łączenia CD55 na powierzchni aSBM z CD97
na powierzchni makrofagów
aSBM wpływają na gromadzenie się i przeżycie limfocytów w błonie maziowej
chorych
aSBM są ważnym źródłem IL-16, która pełni rolę chemoatraktanta dla komórek T
CD4+
aSBM powstrzymują apoptozę komórek B i T w błonie maziowej chorych
Przeciwciała anty-CCP u chorych na r.z.s
Opisane 40 lat temu jako „czynnik
przeciwokołojądrowy” (ang. antiperinuclear factor)
Występują u znacznego odsetka chorych na r.z.s.
Występują znacznie wcześniej niż czynnik
reumatoidalny
Wysoka czułość i swoistość
Znaczenie predykcyjne i prognostyczne
Przeciwciała przeciw cyklicznemu
peptydowi zwierającemu cytrulinę - nie
tylko marker choroby?
Przeciwciała przeciw peptydom zawierającym cytrulinę u
chorych na reumatoidalne zapalenie stawów
Deiminacja reszt argininy w łańcuchach polipeptydowych katalizowana jest
przez zależny od Ca2+ enzym deiminazę peptydylargininy (PAD) i prowadzi
do zmiany dodatnich reszt argininowych w polarne, lecz nie posiadające
ładunku elektrycznego reszty cytruliny
Peptydy zawierające cytrulinę mogą być celem humoralnej odpowiedzi
immunologicznej u chorych na r.z.s (przeciwciała IgG)
Zmienione peptydy wykazują 100-krotny wzrost powinowactwa do dodatnio
naładowanej „kieszonki” P4 w cząsteczce MHC II wykazującej obecność
„shared epitope”
Allel HLA-DRB1*0402 allele, który związany jest ze zmniejszonym ryzykim
r.z.s., ma ujemnie naładowaną „kieszonkę” P4, która lepiej przyłącza peptydy
bogate w argininę niż te zawierające cytrulinę
Istnieje ścisła korelacja między występowaniem przeciwciał przeciw
peptydom zawierającym cytrulinę a obecnością „shared epitopes” u chorych
na r.z.s
Przeciwciała przeciw peptydom zawierającym cytrulinę u
chorych na reumatoidalne zapalenie stawów
Błona maziowa chorych na r.z.s. zawiera nieprawidłowe białka bogate w reszty
cytrulinowe (nieprawidłowe łańcuchy α i β fibrynogenu, cytrulinowana wimentyna)
Białka zawierające cytrulinę występują w cytoplazmie monocytów/makrofagów błony
maziowej oraz jako złogi w położone w głębszych warstwach zrębu maziówki
W niektórych doświadczalnych zapaleniach stawów w błonie maziowej stawów
objętych zapaleniem wykrywa się białka zawierające reszty cytrulinowe i
podwyższona aktywność PAD
U osobników z wrażliwym genotypem (nosicieli „shared epitopes”?) cytrulinowane
białka mogą być celem odpowiedzi imunologicznej toczącej się w tkankach
stawowych
Podanie cytrulinowanego fibrynogenu indukuje zapalenie stawów przypominające
r.z.s. u myszy transgenicznej dla ludzkich „shared epitopes”
Polimorfizm genu PAD14 (chromosom 1p36) związany jest u japończyków z
rozwojem r.z.s.
Etapy rozwoju przewlekłego zapalenia stawów
Inicjacja
Zakażenie
Nieswoiste zapalenie
Wrażliwy genotyp
Wczesne zapalenie
Zmiany naczyniowe
Neoangiogeneza
Zmieniony „homing”
Dojrzewanie komórek podścieliska
Prezentacja neoantygenów
Późne zapalenie
Aktywacja komórek T
Powstawanie ektopowych ośrodków rozmnażania
Produkcja autoprzeciwciał
Nasilenie zapalenia
Dalsze uszkodzenie tkanek
Potencjalne „punkty interwencji” w przewlekłych zapaleniach stawów
• Antybiotyki?
• Szczepienia?
• Indukcja tolerancji?
• Terapia genowa?
Problemy … do rozwiązania?
• Określenie docelowej populacje trudne lub niemożliwe
Inicjacja
• Nieznane swoiste zakaźne czynniki inicjujące
• Długi czas między zakażeniem a zapaleniem stawów
• Liczne geny decydują o wrażliwości
Potencjalne „punkty interwencji” w przewlekłych zapaleniach stawów
• Antybiotyki?
• Szczepienia?
• Indukcja tolerancji?
• Terapia genowa?
Procedury i terapie celowane na:
• Angiogenezę
• Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne)
• Kostymulację
• Komórki T
• Komórki B
Wczesne zapalenie
Skuteczność
Inicjacja
Czas trwania choroby (lata)
Późne zapalenie
Antybiotyki w zespole Reitera
Liczba rzutów zmniejszona z 37% to 10%
Czas trwania rzutu skrócony o połowę
Wczesne rozpoczęcie leczenia decyduje o
skuteczności
Antybiotyki w reumatoidalnym zapaleniu stawów
Nieznany czas między zakażeniem 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?
• Szczepienia?
• Indukcja tolerancji?
• Terapia genowa?
Wczesne zapalenie
Skuteczność
Inicjacja
Procedury i terapie celowane na:
• Angiogenezę
• Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne)
• Kostymulację
• Komórki T
• Komórki B
Czas trwania choroby (lata)
Późne zapalenie
Grasica
prekursory linii T
Uwalnianie autoreaktywnych
komórek T
wybrane komórki T
Tolerancja
centralna
Tolerancja
obwodowa
anergia/delecja/supresja
Szpik kostny
Mimikra molekularna
Nierównowaga Th1/Th2
Pole cytokinowe
Defekty kostymulacji/aktywacji
Indukcja tolerancji poprzez równoważenie odpowiedzi Th1/Th2
Th1
IL-2, IFN-γ
Cytotoksyczność
Aktywacja makrofagów
P-ciała wiążące C
IL-12
Th0
IL4
IL2,IL4,IL12,
IL13, IFNγ
Th2
IL-4, IL-13
Aktywacja komórek B
Produkcja przeciwciał
Cele szczepienia swoistym antygenem
Osiągniecie
swoistej ablacji komórek T poprzez
aktywację apoptozy
Osiągnięcie swoistej anergii komórek T
Indukcja regulatoowych komórek T (zwykle są to
komórki T CD4+CD25+)
Przesunięcie
głównego kierunku odpowiedzi z
typu Th1 do typu Th2
Szczepienia w przewlekłych zapaleniach stawów
Szczepienie 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
Szczepienie ludzkimi białkami szoku termicznego HSP70 lub HSP90 hamuje
adjuwantowe zapalenie stawów u szczurów rasy Lewis poprzez krzyżową
regulację ekspresji HSP60
Szczepienie immunogennymi peptydami bydlęcego kolagenu typu II indukuje
odpowiedź anty-TCR i moduluje początek i ciężkość kolagenowego zapalenia
stawów
Peptydy TCR odpowiadające środkowym regionom kilku genów kodujących
zmienne łańcuchy TCR są immunogenne i indukują powstawanie TCRreaktywnych klonów komórek Th2, które produkują cytokiny przeciwzapalen, w
tym IL-10
Subreum  (OM-89) w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów
Ekstrakt bakteryjny z Escherichia
reumatoidalnego zapalenia stawów
Zawiera bakteryjne białka szoku termicznego (HSP)
Immunizacja OM-89 prowadzi u szczurów do proliferacji komórek T
rozpoznających HSP60 i HSP70 pochodzące od E. coli i mycobacterium
Immunizacja białkami szoku termicznego indukuje odpowiedź komórek T
przeciwko składnikom OM-89
Główną immunogenną komponentą OM-89 jest HSP70 (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 HSP
coli
stosowany
w
leczeniu
Immunoaktywne frakcje z wybranych szczepów E. coli (Subreum)
Postulowane mechanizmy działania
Potencjalne „punkty interwencji” w przewlekłych zapaleniach stawów
• Antybiotyki?
• Szczepienia?
• Indukcja tolerancji?
• Terapia genowa?
Wczesne zapalenie
Skuteczność
Inicjacja
Procedury i terapie celowane na:
• Angiogenezę
• Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne)
• Kostymulację
• Komórki T
• Komórki B
Czas trwania choroby (lata)
Późne zapalenie
Terapia genowa przewlekłych zapaleń stawów
Donosowe podawanie genu IL-10 znacząca spowalnia postęp choroby,
zmniejsza nasilenie zapalenia stawów, a skuteczność leczenia może
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
Potencjalne „punkty interwencji” w przewlekłych zapaleniach stawów
• Antybiotyki?
• Szczepienia?
• Indukcja tolerancji?
• Terapia genowa?
Wczesne zapalenie
Skuteczność
Inicjacja
Procedury i terapie celowane na:
• Angiogenezę
• Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne)
• Kostymulację
• Komórki T
• Komórki B
Czas trwania choroby (lata)
Późne zapalenie
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 zależną od TGF-β
ekspresję VEGF w synowiocytach błony maziowej chorych na
reumatoidalne zapalenie stawów
VEGF165b jest wariantem VEGF, który wiąże się receptorem dla
VEGF typu 2 z podobnym do VEGF powinowactwem, jednak nie
aktywuje on wewnątrzkomórkowych szlaków sygnałowych
PP2 jest inhibitorem kinaz z rodziny Src i hamuje in vivo zależną
od FGF-2 angiogenezę
Potencjalne „punkty interwencji” w przewlekłych zapaleniach stawów
• Antybiotyki?
• Szczepienia?
• Indukcja tolerancji?
• Terapia genowa?
Wczesne zapalenie
Skuteczność
Inicjacja
Procedury i terapie celowane na:
• Angiogenezę
• Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne)
• Kostymulację
• Komórki T
• Komórki B
Czas trwania choroby (lata)
Późne zapalenie
Antagoniści TNF
Fragmenty zmienne mysich
przeciwciał monoklonalnych
H
Ludzkie przeciwciało monoklonalne
H1
S
V
S
C
CH3
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
CH2
CH3
Etanercept
Fragment Fc
ludzkiej IgG1
CH3
S
S
S
L
C
Fragment stały
ludzkiej IgG1 (75%)
CL
CH2
S
S
S
S S
S S
S
S
S
S
V
CH3
VL
CH2
S
S
S
S
S
S
H1
C
1
CH
CH2
L
S
L
CL
C
VH
S
S
H1
S
S
L
VL
S
S
S S
S S
H
S
S
S
V
o swoistości anty-TNF
C
C
H1
1
CH
Zewnątrzkomórkowa
domena ludzkiego
receptora p75 dla TNF
VH
V
swoistych dla TNF (25%)
S S
S S
CH2
S
S
S
S
CH2
CH3
S
S
S
S
CH3
Infliximab
Adalimumab
Anti-TNF Trial in Rheumatoid Arthritis with Concomitant Therapy (ATTRACT)
IL-1 jako cytokina prozapalna
IL-1
Aktywuje
monocyty/
makrofagi
Zapalenie
Indukuje proliferację
fibroblastów
Aktywuje
chondrocyty
Aktywuje
osteoklasty
Tworzenie ziarniny
reumatoidalnej
Niszczenie
chrząstki
stawowej
Resorpcja
kości
Antagonista receptora IL-1 (IL-1RA) hamuje aktywację komórek
Pobudzony makrofag
IL-1
IL-1RI
IL-1R-AcP
Sygnał
Jądro
Aktywacja
IL-1Ra
IL-1RI
IL-1R-AcP
Brak sygnału
Nucleus
Aktywacja
zahamowana
Bresnihan. BioDrugs. 2001; 18:87-97.
Anakinra w terapii reumatoidalnego zapalenia stawów
Zmiany komponentów ACR w odniesienu do wartości wyjściowych
Tender/Painful
Swollen
Subject's Global
0
0
0.0
0.0
-2
-2
-0.2
-0.2
-4
-0.4
-0.4
-6
-0.6
-0.6
-8
-0.8
-0.8
-10
-1.0
-1.0
-4
-6
-8
Adjusted Mean + SE
Physician's Global
-10
-12
-14
0
4
8
12 16 20 24
-12
0
4
Subject's Pain
0.04
0.00
-0.04
-0.08
-0.12
-0.16
-0.20
0
4
12 16 20 24
-1.2
0
4
HAQ
0.05
0.00
-0.05
-0.10
-0.15
-0.20
-0.25
-0.30
-0.35
8 12 16 20 24
0
___
8
Placebo
8
12 16 20 24
4
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
8 12 16 20 24
-0.5
0
4
8
___
Study Week
30 mg
12 16 20 24
75 mg
8
12 16 20 24
ESR
0.0
___
0
Log CRP
0.1
4
-1.2
6
4
2
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
-16
0
___
4
8
12 16 20 24
150 mg
Potencjalne „punkty interwencji” w przewlekłych zapaleniach stawów
• Antybiotyki?
• Szczepienia?
• Indukcja tolerancji?
• Terapia genowa?
Wczesne zapalenie
Skuteczność
Inicjacja
Procedury i terapie celowane na:
• Angiogenezę
• Cytokiny (prozapalne, przeciwzapalne)
• Kostymulację
• Komórki T
• Komórki B
Czas trwania choroby (lata)
Późne zapalenie
Interakcje między komórką T a komórką
prezentującą antygen (APC)
CD2
CD28
LFA-3
B7
CD4 or 8
Komórka T
TCR
MHC
CD40L
CD40
ICAM-3
DC-SIGN
APC
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
ATTAIN STUDY
Abatacept Trial in the Treatment of Anti-TNF INadequate (RA) Responders
391 chorych (randomizowanych w proporcji 2:1 do
otrzymujących odpowiednio abatacept lub placebo)
Abatacept podawany w ustalonych dawkach 500-750-1000
mg
Wszyscy chorzy otrzymywali dodatkowo tradycyjne leki
modyfikujące (78% MTX)
grup
ATTAIN: wyniki po 6 miesiącach badania
Genovese MC, et al. Abatacept for rheumatoid arthritis refractory to tumor necrosis factor α inhibition. N Engl J Med. 2005; 353:1114-1123.
ATTAIN: wyniki po 6 miesiącach badania
Genovese MC, et al. Abatacept for rheumatoid arthritis refractory to tumor necrosis factor α inhibition. N Engl J Med. 2005; 353:1114-1123.
Badanie ASSURE
Bezpieczeństwo i ocena skuteczności przez chorych
• Obserwacji poddano 1441 chorych
• Terapia
a) leki modyfikujące + abatacept
b) same leki modyfikujące
• Leki modyfikujące
a) niebiologiczne
b) biologiczne (antagoniści TNF)
Combe B, et al. Safety and patient-reported outcomes associated with abatacept in the treatment
of RA patients receiving background DMARDs: the ASSURE trial. ACR 2005; Abstract 1918.
Badanie ASSURE: wyniki po 12 miesiącach
Bezpieczeństwo i ocena skuteczności przez chorych
• Wzrost częstości objawów niepożądanych:
(abatacept + leki biologiczne vs leki biologiczne)
- Ciężkie objawy niepożądane (22.3% vs 12.5%)
- Nowotwory (6.8% vs 1.6%)
- Poważne zakażenia (3.9% vs 1.6%)
• Nie zauważono wzrostu częstości objawów niepożądanych w
grupie leczonej abataceptem i niebiologicznym lekiem
modyfikującym względem chorych leczonych wyłącznie
niebiologicznym lekiem modyfikującym
Combe B, et al. Safety and patient-reported outcomes associated with abatacept in the treatment
of RA patients receiving background DMARDs: the ASSURE trial. ACR 2005; Abstract 1918.
Alefacept – budowa cząsteczki
Wiązanie
do CD2
LFA-3
LFA-3
H
H
C
H
2
C
H
2
C
H
3
C
H
3
Pierwsza
Zewnątrzkomórkowa
domena ludzkiego LFA-3
Fragment Fc
ludzkiej IgG1
Mechanizm działania alefaceptu
Komórka
NK
Granzymy
Fc
γR
III
CD
2
CD
2
APC
LFA3
CD2
LFA3
CD2
MHC
Alefacept
2
CD
2
CD
Komórka
pamięci T
CD2
TCR
CD
2
Komórka
pamięci
T
Potencjalne wskazania
Alefacept
Łuszczyca
Łuszczycowe
zapalenie
stawów
Reumatoidalne
zapalenie stawów
Twardzina
układowa
Efalizumab
• Efalizumab jest humanizowanym monoklonalnym przeciwciałem wiążącym CD11a na powierzchni komórki T
• CD11a wchodzi w skład LFA-1
• Wiązanie do CD11a zapobiega kostymulacji poprzez interakcję
LFA-1 na powierzchni komórki T i ICAM-1 na powierzchni
komórki prezentującej antygen (APC)
• ICAM-1 występuje także na powierzchni komórek śródbłonka, a
efalizumab poprzez blokowanie wiązania do LFA-1 na
powierzchni krążących komórek T hamuje ich migrację do skóry
Potential „points of intervention” in chronic arthritis
• Antibiotics?
• Vaccinations?
• Induction of tolerance?
• Gene therapy?
• Cytokines (proinflammatory, anti-inflammatory)
• Costimulatory molecules
• T-cells
• B-cells
Early arthritis
Efficacy
Initiation
Interventions targeting:
• Angiogenesis
Disease duration (years)
Late arthritis
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
• Wiąże 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, że lek indukuje ADCC, cytotoksyczność
zależną od dopełniacza i apoptozę komórek linii B
Możliwe 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
Rituximab oddzielnie i łącznie z MTX lub CTX vs MTX u chorych na
reumatoidalne zapalenie stawów
Edwards JC, et al. Efficacy of B-cell-targeted therapy with rituximab in
patients with rheumatoid arthritis. N Engl J Med. 2004;350:2572-2581.
Badanie DANCER
Dose-Ranging Assessment International
Clinical Evaluation of Rituximab in RA
• 465 chorych, 9 ramion
RTX 500mg vs RTX 1000 mg vs placebo
Glukokortykoidy i.v. vs i.v. + p.o. przez 2 tygodnie vs placebo
• Aktywne reumatoidalne zapalenie stawów leczone MTX 10-25 mg/week
brak odpowiedzi na 1 - 5 leków modyfikujących/biologicznych
≥ 8 obrzękniętych i bolesnych stawów
Przyspieszone OB i podwyższone stężenie surowicze CRP
DANCER: wyniki badania po 24 tygodniach
Emery p, et al. Primary analysis of a double blind, placebo-controlled, dose-ranging trial of rituximab, an
anti-CD20 monoclonal antibody, in patients with rheumatoid arthritis receiving methotrexate (DANCER
trial). EULAR 2005; Abstract OP0008. Ann Rheum Dis. 2005;64(suppl III):58.
Badanie REFLEX
Randomised Evaluation oF
Long-term Efficacy of Rituximab in RA
• 499 chorych (randomizowanych w proporcji 2:1 do rituximabu lub placebo)
RTX 1000 mg i.v. w 1 i 15 dniu
Glukokortykoidy 100 mg i.v. w dniu podania RTX + p.o. przez 2 tygodnie
• Aktywne reumatoidalne zapalenie stawów leczone MTX 10-25 mg/week
brak odpowiedzi na etanercept, infliximab lub adalimumab
≥ 8 obrzękniętych i bolesnych stawów
Przyspieszone OB i podwyższone stężenie surowicze CRP
REFLEX: wyniki po 24 tygodniach
Cohen SB, et al. Efficacy and safety of rituximab in active RA patients who experienced an
inadequate response to one or more anti-TNF-α
α therapies (REFLEX study). ACR 2005; Abstract
1830.
Objawy niepożądane rituximabu obserwowane w badaniach
klinicznych chorych na reumatoidalne zapalenie stawów
• Wzrost częstości zakażeń
- Częstość podobna do obserwowanej u chorych leczonych
antagonistami TNF
• Częste reakcje na infuzję leku
- Gorączka/drgawki/sztywność
- Wysypka/pokrzywka/świąd/obrzęk
- Spadek ciśnienia tętniczego/tachykardia
- Podrażnienie gardła/reakcje bronchospastyczne
• Objawy niepożądane częstsze podczas pierwszej infuzji
• Dodatkowy wlew glukokortykoidów zmniejsza częstość
reakcji na podanie rituximabu
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
szczególnego zainteresowania badaczy
przedmiotem
• Brak dostępnych metod interwencji dla najwcześniejszej
przedklinicznej fazy „inicjacji” zapalenia stawów
Przeżył zajęcia z immunologii klinicznej
…dwa razy