Пять лет назад пациенты с синдромом Марфана получили новую надежду, когда лабораторные исследования показали, что лозартан, одобренный FDA препарат, используемый для лечения высокого кровяного давления, может предотвратить потенциально смертельное расширение аорты, которое может вызвать синдром. Теперь у исследователей есть более четкое представление о клеточных сигналах, которые способствуют прогрессированию аневризмы аорты при синдроме Марфана, и о том, как лозартан изменяет эти сигналы. Ожидается, что новая информация поможет принять решение о лечении, а также в усилиях по разработке методов лечения, которые могут дать преимущества, которых нет у лозартана.
Новая работа Harry C. Дитц, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса, опирается на более раннее открытие своей команды, что блокирование передачи сигналов от молекулы под названием TGF-бета останавливает прогрессирование аневризмы аорты на мышиной модели синдрома Марфана. Лозартан подавляет передачу сигналов TGF-бета, блокируя одного из своих партнеров, рецептор ангиотензина II. Новая работа Дитца, описанная в двух статьях, опубликованных 14 апреля 2011 года в журнале Science, проясняет, какие молекулы в клетке работают с TGF-бета, чтобы управлять прогрессированием аневризмы.
Полученные данные имеют значение как для того, как лозартан работает по сравнению с другими существующими лекарствами, так и для того, как исследователи могут сосредоточить усилия по разработке лекарств в будущем. "Я действительно думаю, что мы сможем сделать более осознанный выбор относительно того, какое лекарство использовать сейчас [для защиты от аневризмы аорты], и какие лекарства тестировать в будущем," Дитц говорит.
Основываясь на более ранней работе Дитца, Национальный институт сердца, легких и крови в 2007 году начал клиническое испытание, чтобы проверить, может ли лозартан замедлить прогрессирование аневризмы у людей с синдромом Марфана. Dietz сообщает, что в исследование III фазы завершили набор 604 пациентов. За этими пациентами будут наблюдать в течение трех лет, и, как и многие в сообществе Марфана, Дитц настроен оптимистично. "Лозартан действительно удивительно подавляет прогрессирование аневризмы у мышей," он говорит. "Но даже несмотря на то, что лозартан отлично выглядит на животных моделях, нам все же нужно доказать, что он будет так же хорош – или вообще хорош – у людей с синдромом Марфана."
По его словам, есть больше причин для осторожности. Даже если он работает для большинства пациентов, лозартан подходит не всем. Например, его эффекты снижения артериального давления нежелательны для некоторых пациентов, и препарат нельзя принимать во время беременности. Кроме того, добавляет Дитц, хотя доклинические данные свидетельствуют о том, что лозартан может ограничивать действие Марфана на аорту, пациенты с синдромом сталкиваются с другими, менее серьезными симптомами, которые можно было бы более эффективно лечить с помощью других методов лечения.
По этим причинам, пока испытания лозартана продолжаются, лаборатория Дитца продолжает настойчиво искать более подробную информацию о клеточной основе симптомов Марфана. Неожиданное открытие, что передача сигналов TGF-бета может приводить к прогрессированию аневризмы у мышей, послужило первоначальным обоснованием для тестирования лозартана у пациентов с синдромом Марфана. Теперь Дитц надеется, что еще более сложное понимание этой передачи сигналов может привести к лучшему или альтернативному лечению.
TGF-бета участвует во множестве процессов в здоровых клетках. Он помогает контролировать рост, развитие и даже смерть клеток, посылая сигналы несколькими различными путями. Поэтому, когда TGF-beta ведет себя ненадлежащим образом, есть много причин, по которым что-то может пойти не так.
TGF-бета оказывает многие из своих эффектов через путь, который зависит от семейства белков, называемых Smads. Сигнализация Smad стала рассматриваться как "канонический" Путь TGF-бета, но он не работает сам по себе. Дитц считал важным выяснить, какие пути TGF-бета способствуют влиянию Марфана на аорту. "Каждая манипуляция, которая вызвала улучшение аневризмы, была связана со снижением активности Smads," Дитц признает, но ему нужны были не только косвенные доказательства.
Его команда сначала сосредоточилась на неканонической передаче сигналов TGF-бета, пытаясь выяснить, ведут ли молекулы этих путей необычным образом в аорте мышей Марфана. Их наиболее поразительным наблюдением была чрезмерная передача сигналов молекулой, известной как ERK. Они подтвердили, что активность ERK зависит от TGF-бета и рецептора ангиотензина II, и это убедило их попробовать отключить ERK у мышей Marfan.
Используя ингибитор ERK, который в настоящее время разрабатывается в качестве возможного средства лечения рака, ученые заблокировали сигнал ERK. Они обнаружили, что лечение было "столь же эффективен, как и лозартан, в подавлении аномального роста аорты," Дитц говорит.
Команда все еще задавалась вопросом, в какой степени Smad-зависимая передача сигналов способствует росту аорты, поэтому они в следующий раз планировали генетически подавить передачу сигналов Smad у мышей Marfan. "Если бы Смадс был важен, мы ожидали, что животные поправятся," Дитц говорит. Но все пошло не так, как ожидалось. Мышам стало хуже. "Действительно, им стало намного хуже," Дитц говорит, объясняя, что аневризмы животных росли быстрее, вызывали больше повреждений и ускоряли смерть.
Оказалось, что вместо того, чтобы подавлять Smad, их генетические манипуляции изменили третий путь TGF-бета. У них увеличилась передача сигналов по пути, который основан на молекуле под названием JNK. Таким образом, команда последовала этому случайному примеру и попыталась снова отключить JNK. Когда они это сделали, животным стало лучше: они преодолели не только чрезмерную передачу сигналов JNK, вызванную экспериментальным злоключением, но и мутацию Марфана, и стали жить со здоровыми аортами. Еще более драматично то, что команда увидела такое же улучшение, когда они заблокировали передачу сигналов JNK у мышей Marfan, у которых они не изменили передачу сигналов JNK генетически.
"Это подсказало нам, что оба неканонических каскада, ERK и JNK, каким-то образом работают вместе, чтобы стимулировать прогрессирование аневризмы," Дитц говорит. И, судя по улучшениям, которые они увидели, когда заблокировали любой из этих путей у мышей, это выглядело так: "все, что вы делали, чтобы сбить общий уровень неканонической активации, привело бы к терапевтическому эффекту."
"Итак, теперь у нас есть две новые терапевтические цели для синдрома Марфана," Дитц говорит. Он указывает, что, поскольку JNK и ERK близки к "событие, связанное с заболеванием," их блокирование лекарствами может вызвать меньше нежелательных побочных эффектов, чем методы лечения, которые мешают сигналам, расположенным выше по пути.
Дитц говорит, что новая информация будет полезна для мониторинга эффективности лекарств в текущих и будущих клинических испытаниях; изменения активности путей JNK и ERK можно рассматривать как индикаторы того, как лекарство влияет на наиболее важные аспекты передачи сигналов TGF-бета. Кроме того, по его словам, в исследовании выделяется новый набор генов и путей, которые могут способствовать возникновению многих состояний аневризмы, которые встречаются чаще, но менее понятны, чем синдром Марфана.
В отдельной серии экспериментов команда исследовала рецептор ангиотензина II, молекулу клеточной поверхности, на которую нацелен лозартан. Гормон ангиотензин II активирует передачу сигналов в клетке, связываясь с любой из двух форм этого рецептора. Активация рецептора типа 1 (AT1) способствует передаче сигналов TGF-бета, и многие исследователи соглашаются, что это оказывает пагубное влияние на аорту. AT1 – это форма рецептора, блокируемого лозартаном.
Однако роль рецептора 2-го типа (AT2) была менее ясной. Поскольку AT2 может способствовать запрограммированной гибели клеток, некоторые ученые подозревают, что, как и AT1, он оказывает пагубное воздействие на аорту. Но другие, в том числе Дитц, думали, что данные свидетельствуют о том, что AT2 действительно защищает сердце.
Дитц говорит, что есть доказательства того, что передача сигналов от AT2 может помочь преодолеть пагубные эффекты передачи сигналов AT1. В этом случае блокирование только рецептора AT1 (как в случае с лозартаном) может усилить защитные эффекты, заставляя большее количество гормона ангиотензина II связываться с рецептором AT2. Но другие утверждали, что класс препаратов, известных как ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), которые ограничивают выработку ангиотензина II и тем самым снижают передачу сигналов через оба пути, может быть лучше. Результат, по словам Дитца, был "бушующий клинический спор."
Чтобы уладить спор, команда Дитца сконструировала мышь Marfan, у которой отсутствовал рецептор AT2. Результаты были очевидны. "Мы обнаружили, что у мышей Marfan, лишенных рецептора AT2, наблюдается ухудшение во всех отношениях," Дитц говорит.
По сравнению с мышами с мутацией только фибриллина-1, мыши с отсутствием AT2 имели более крупные аневризмы и большее разрушение аорты в любом возрасте и умирали раньше из-за разрыва аорты. У них даже были аневризмы в сегментах аорты, которые обычно сохраняются у мышей Marfan, говорит Дитц. Лозартан мало что сделал для улучшения симптомов у мышей, лишенных рецептора AT2, что, по словам Дитца, поддерживает идею о том, что лозартан шунтирует передачу сигналов через защитный рецептор. AT2, по его словам, "фактически часть решения." Далее исследователи показали, что AT2 обеспечивает защиту, блокируя активацию ERK.
Затем команда сравнила эффекты лечения мышей Marfan лозартаном и ингибитором АПФ эналаприлом. Опять же, они обнаружили кардинальные различия. Аневризмы у мышей, получавших лозартан, со временем уменьшались, но у животных, получавших эналаприл, который снижает сигналы как через AT1, так и через AT2, рост аневризмы замедлялся, но оставался ускоренным по сравнению с мышами без синдрома Марфана. В то время как лозартан полностью подавлял ERK, эналаприл не влиял на ERK.
Дитц говорит, что клинические последствия очевидны. "Я действительно думаю, что наши результаты дают твердое обоснование использования блокаторов рецепторов ангиотензина в отличие от ингибиторов АПФ," он говорит. "Прямо сейчас пациенты действительно оказываются посередине, и люди спорят, используя чисто теоретические соображения. Теперь у нас есть данные, подтверждающие больший потенциал одного класса лекарств по сравнению с другим классом."
Дитц добавляет, что результаты должны быть интересны врачам, занимающимся лечением других сердечно-сосудистых заболеваний. Как и лозартан, эналаприл в настоящее время используется в основном для лечения высокого кровяного давления, и Дитц говорит, что ингибиторы АПФ и препараты, напрямую блокирующие рецептор ангиотензина, часто считались более или менее взаимозаменяемыми. "Но теперь мы продемонстрировали, что эти препараты обладают дискретным действием, и предоставили точное механистическое объяснение того, почему это так."