Бронхиальная астма – это хроническое воспалительное заболевание дыхательных путей, развивающееся у людей любого возраста [1]. В основе патогенеза бронхиальной астмы лежит бронхиальная гиперреактивность, которая приводит к развитию обратимой бронхиальной обструкции, проходящей спонтанно или под действием специфической терапии. Клинически бронхиальная астма проявляется повторяющимися эпизодами одышки, чувства заложенности в груди, кашля, появлением свистящих хрипов [2]. В результате частых и длительных приступов возникают нарушения в кислородном балансе организма и инфекционные осложнения, а в конечном итоге нарушается функция других органов и систем. В мире бронхиальной астмой страдают около 300 миллионов человек [1].
Для лечения бронхиальной астмы применяют патогенетические лекарственные средства, позволяющие контролировать течение заболевания, а также препараты неотложной помощи, используемые при обострениях [1,3]. Ингаляционные глюкокортикостероиды являются препаратами первой линии в базисной терапии бронхиальной астмы, а также могут быть использованы для купирования ее обострений [1]. В отличие от системных глюкокортикостероидов, ингаляционные препараты обладают высокой селективностью, т.е. преимущественно оказывают противовоспалительное действие в дыхательных путях и вызывают минимальные системные проявления. Тем не менее, у некоторых пациентов, особенно с тяжелыми формами бронхиальной астмы, возможно развитие системных нежелательных лекар ственных реакций, включая подавление гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы [4,5], изменение метаболизма костной ткани [6-8], снижение скорости роста у детей [9,10], нарушение свертывания крови [11,12], образование катаракты и глаукомы [13,14]. К местным нежелательным эффектам ингаляционных глюкокортикостероидов относятся орофарингеальный кандидоз (525% больных), дисфония (5-58%), рефлекторный кашель и фарингит (4-25%) [15-18]. В клиническом исследовании среди 639 детей с бронхиальной астмой развитие хотя бы одного из указанных местных нежелательных эффектов при лечении ингаля ционными глюкокортикостероидами было отмечено у 63,3% детей младше 6 лет и 59,5% детей старшего возраста [19].
Существует еще одна проблема, связанная с приемом ингаляционных глюкокортикостероидов при бронхиальной астме, – это вариабельная чувствительность к данным препаратам [20,21]. У части больных бронхиальная астма плохо поддается лечению и характеризуется относительной резистентностью к глюкокортикостероидам [1], а примерно в 30% случаев терапия ингаляционными глюкокортикостероидами оказывается неэффективной [20,22]. Вариабельность эффективности и безопасности ингаляционных глюкокортикостероидов может быть связана с особенностями их абсорбции, распределения, метаболизма и элиминации из организма. При ингаляционном введении приблизительно 10-20% дозы глюкокортикостероидов попадает в дыхательные пути, остальная же часть проглатывается и всасывается в желудочно-кишечном тракте [23]. Соответственно, метаболизм ингаляционных глюкокортикостероидов происходит в основном в клетках дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта. Одним из факторов, определяющих терапевтический эффект, т.е. местную противовоспалительную активность ингаляционных глюкокортикостероидов, является уровень их метаболизма. Быстрая инактивация активного вещества в легочной ткани может привести к снижению местной эффективности препарата. С другой стороны, нежелательные системные реакции ингаляционных глюкокортикостероидов зависят от количества активного вещества, поступающего в системный кровоток, т.е. от системной биодоступности, которая складывается из ингаляционной и оральной биодоступности.
В метаболизме ингаляционных глюкокортикостероидов принимают участие изоферменты цитохрома Р450 (CYP) семейства 3А [24]. Метаболизм в печени происходит преимущественно под действием изофермента CYP3A4, в клетках легочной ткани – под действием CYP3A5. Считается, что CYP3A7 активен только в печени плода, а к 6-12 месяцам жизни его активность снижается [25]. Однако последние исследования показали наличие экспрессии CYP3A5 и CYP3A7 в клетках печени у взрослых, а CYP3A7 – в клетках легочной ткани [26,27]. Активность системы цитохрома Р450 зависит от многих факторов. Различные вещества способны как индуцировать, так и ингибировать активность неко торых изоформ. Кроме того, одним из факторов, определяющих межиндивидуальную вариабельность биотрансформации веществ при участии изоферментов системы цитохрома Р450, является полиморфизм генов, кодирующих соответствующие изоферменты. Вариан тами таких полиморфизмов могут быть точечные замены нуклеотидов, делеции или дупликации. В результате может происходить снижение или повышение активности или концентрации кодируемых белков [28]. Таким образом, изменение метаболизма ингаляционных глюкокортикостероидов, обусловленное полиморфизмом различных генов, может быть причиной межиндивидуальных различий эффективности и безопасности этих лекарственных средств.
В 2013 году в клиническом исследовании у 268 детей с бронхиальной астмой было показано влияние аллеля CYP3A4*22 гена, кодирующего CYP3A4, на эффективность терапии ингаляционным флутиказона пропионатом, которую оценивали с помощью специального вопросника. При генотипировании у 20 человек был выявлен аллель CYP3A4*22 Т (С/Т), остальные респонденты были гомозиготами и имели генотип С/С. Гомозигот по Т аллелю идентифицировано не было. Эффективность флутиказона пропионата достоверно отличалась у гомозигот и гетерозигот. Присутствие Т аллеля, отвечающего за снижение активности изофермента CYP3A4, было ассоциировано с повышением эффективности терапии [29].
В 2015 году в исследовании у 64 детей в возрасте от 2 до 17 лет с бронхиальной астмой изучали влияние полиморфизмов генов семейства CYP3A на эффективность терапии ингаляционным беклометазона дипропионатом, которую также оценивали с помощью вопросника [30]. Два полиморфных варианта гена CYP3A5 были ассоциированы с улучшением контроля над течением бронхиальной астмы. У пациентов с генотипом CYP3A5*3/*3 эффективность ингаляционного глюкокортикостероида была выше, чем у носителей генотипов CYP3A5*1/*3 и CYP3A5*1/*1. Большинство представителей европеоидной расы являются гомозиготами по полиморфному варианту CYP3A5*3, отвечающего за экспрессию неактивной формы изофермента CYP3A5 [30].
Тем не менее, влияние данных и других полиморфизмов генов, кодирующих изоферменты системы цитохрома Р450, которые участвуют в метаболизме ингаляционных глюкокортикостероидов, на эффективность препаратов этой группы нуждается в дополнительном изучении.
Еще один фактор, влияющий на фармакокинетику ингаляционных глюкокортикостероидов, – активность транспортных белков, субстратами которых являются глюкокортикостероиды. Р-гликопротеин представляет собой трансмембранный АТФ-зависимый белок-переносчик, кодируемый геном множественной лекарственной устойчивости MDR1 (ABCB1). Экспрессия Р-гликопротеина происходит на цитоплазматической мембране энтероцитов, гепатоцитов, клеток проксимальных почечных канальцев, а также эндотелиоцитов гистогематических барьеров [28]. Субстратами Р-гликопротеина являются многие лекарственные средства, в том числе глюкокортикостероиды. При помощи данного транспортера осуществляется активный процесс выведения глюкокортикостероидов из клетки. Во многих исследованиях была показана зависимость эффективности терапии глюкокортикостероидами от полиморфизмов гена MDR1 [31-33]. Полиморфизм С3435T гена MDR1 оказывал влияние на эффективность ингаляционных глюкокортикостероидов у пациентов с бронхиальной астмой [33]. Таким образом, изменение экспрессии данного белка также может определять межиндивидуальную вариабельность эф фек тивности и безопасности ингаляционных глюкокортикостероидов у пациентов с бронхиальной астмой.
Действие ингаляционных глюкокортикостероидов опосредуется связыванием с глюкокортикостероидными рецепторами в цитоплазме клетки. В результате происходит отщепление шаперонов, в том числе белков теплового шока, активация комплекса глюкокортикостероид-рецептор и транспортировка его в ядро клетки, где он связывается со специфическими участками ДНК, расположенными в промоторных участках стероид-отвечающего гена, и оказывает ингибирующее или активирующее геномное действие [34]. Данный комплекс может давать и непрямой геномный эффект путем прямого взаимодействия с факторами транскрипции, такими как активирующий протеин АР-1 и ядерный фактор каппа В (NF-kB), что в итоге приводит к снижению синтеза в клетках провоспалительных цитокинов, индуцибельной синтазы оксида азота, циклооксигеназы 2, фосфолипазы А2, эндотелина 1, молекул адгезии лейкоцитов и др. Кроме того, существуют данные о внегеномном действии комплекса глюкокортикостероид-рецептор посредством мембранных рецепторов и вторичных мессенджеров [35]. Нарушение функции любого фактора в цепочке действия ингаляционных глюкокортикостероидов может привести к изменению их эффективности и безопасности.
Наиболее изученным фактором является связывание с глюкокортикостероидным рецептором. Изменение аффинности рецептора или его транслокация, на при мер, вследствие фосфорилирования циклин зависимыми киназами и митоген активируемыми про теин киназами (МАРК), может способствовать снижению действия глюкокортикостероидов. Экспрессия глюкокортикостероидного рецептора кодируется геном NR3C1 [36]. Существуют две основные изоформы глюкокортикостероидного рецептора: альфа-изоформа, обладающая высоким аффинитетом к глюкокорти костероидам и способная связываться с ДНК и транскрипционными факторами, и бета-изоформа, связывающаяся только с ДНК, но не с транскрипционными факторами, и не взаимодействующая с глюкокортикостероидами [36]. Нарушение баланса альфа- и бета-форм глюкокортикостероидного рецептора в клетке может привести к изменению эффективности ингаляционных глюкокортикостероидов. К факторам, способным повлиять на этот баланс, относятся воспалительные цитокины, такие как фактор некроза опухолей альфа и интерлейкин-1. В настоящее время широко изучаются полиморфизмы гена NR3C1, кодирующего глюкокортикостероидный рецептор. Было показано влияние около 40 полиморфных вариантов данного гена на функцию глюкокортикостероидного рецептора [37], а также на эффективность и безопасность терапии кортикостероидами [33,38-41]. Например, полиморфизмы rs104893908, rs104893914, rs104893910, rs41423247, rs6195 данного гена оказывали влияние на эффективность и безопасность ингаляционных глюкокортикостероидов у пациентов с бронхиальной астмой [33,40,41], хотя в литературе имеются и противоположные данные [42], что требует дальнейшего изучения данного вопроса.
В фармакогенетических исследованиях ведется поиск и других возможных генов-кандидатов, которые на том или ином этапе могут повлиять на действие ингаляционных глюкокортикостероидов. В 2009 году было показано, что эффективность ингаляционных глюкокортикостероидов у пациентов с бронхиальной астмой зависит от полиморфизмов rs4980524, rs6591838, rs2236647 гена стрессиндуцированного фосфопротеина 1 STIP1, влияющего на функцию белка теплового шока 70 (HPS70) [43]. Возможно, модуляция экспрессии HPS70 изменяет образование комплекса глюкокортикостероидный рецептор-глюкокортикостероид, что, в свою очередь, отражается на эффективности лекар ственных средств.
В 2005 году было выявлено статистически значимое изменение эффективности терапии будесонидом у мутантных гомозигот по полиморфному маркеру rs2230739 гена ADCY9 аденилатциклазы 9 [44]. Возможно, в данном случае играет роль внегеномный механизм действия комплекса рецептор-глюкокортикостероид, опосредованный вторичными посредниками, в частности, аденилатциклазой. В другом исследовании эффективность и безопасность ингаляционных кортикостероидов у больных бронхиальной астмой зависели от полиморфного маркера rs242941 (G>T) гена, кодирующего рецептор кортикотропин-рилизинг-гормона (CRHR1), который влияет на уровень эндогенных глюкокортикостероидов [45]. Позднее в 2011 году была продемонстрирована взаимосвязь между эффективностью терапии ингаляционными глюкокортикостероидами у пациентов с бронхиальной астмой и полиморфизмом rs37973 (A>G) глюкокортикоид-индуцированного транскрипционного гена-1 (GLCCI1) [46]. Изучались также полиморфизмы гена TBX21, кодирующего транскрипционный фактор Т-бета 21. Последний индуцирует дифференцировку наивных Т лимфоцитов в сторону Т-хелперов 1 типа и снижает образование Тхелперов 2 типа. Замена гистидина на глутамин в позиции 33 полиморфизма rs2240017 данного гена приводит к повышению эффективности терапии ингаляционными глюкокортикостероидами у пациентов с бронхиальной астмой [47,48]. В 2012 году было продемонстрировано влияние полиморфизмов rs3127412 (C>T) и rs6456042 (A>C) T-гена, кодирующего мезодермальный транскрипционный фактор, на эффективность ингаляционных глюкортикостероидов [49]. Ранее в 2010 году была показана статистически значимая разница эффективности ингаляционных глюкокортикостероидов при бронхиальной астме у мутантных гомозигот по полиморфному маркеру rs2781667 гена аргиназы 1 (ARG1) по сравнению с немутантными гомозиготами [50]. В 2009 году был выявлен полиморфизм гена рецептора нейрокинина 2 (NK2R), который, возможно, изменяет активность биологически активного пептида нейрокинина А, принимающего участие в воспалительном процессе [48]. Замена глицина на глутамат в позиции 231 данного гена сопровождалась статистически значимым снижением эффективности терапии ингаляционными глюкокортикостероидами у пациентов с бронхиальной астмой. В литературе имеются данные о влиянии полиморфизма rs28364072 гена низкоаффинного рецептора иммуноглобулина E (FCER2), являющегося ключевым регулятором IgE-опосредованного иммунного ответа, на эффективность терапии ингаляционными глюкокортикостероидами у пациентов с бронхильной астмой [51]. В табл. 1 представлены указанные гены-кандидаты.
Ген | Полиморфизм | rs | Комментарии |
---|---|---|---|
CYP3A4 | *22 522-191C>T | rs35599367 | Снижение активности изофермента; ассоциирован с улучшением контроля над течением астмы [34] |
CYP3A5 | *3 689-1G>A | rs776746 | Экспрессия неактивной формы изофермента; ассоциирован с улучшением контроля над течением астмы [35] /td> |
MDR1 (ABCB1) | *6 3435C>T | rs1045642 | Снижение экспрессии Р-гликопротеина; ассоциирован с резистентностью к ингаляционным глюкокортикостероидам [38] |
NR3C1 | 142675126T>A | rs104893908 | Резистентность к глюкокортикостероидам [38,45,46] |
142662279C>T | rs104893914 | ||
142661547A>C | rs104893910 | ||
647C>G | rs41423247 | ||
143399752A>G | rs6195=rs56149945 | ||
FCER2 | 2206T>C | rs 28364072 | Влияние на регуляцию IgE-опосредованного иммунного ответа; ассоциирован с ухудшением контроля над течением бронхиальной астмы [51] |
STIP1 | 64191787G>T | rs4980524 | Влияет на функцию белка теплового шока 70; ассоциирован с улучшением ОФВ1 |
64191884A>G | rs6591838 | на фоне терапии ингаляционными глюкокортикостероидами [43] | |
64197133C>T | rs2236647 | ||
NK2R | G231E G>A | Влияние на активность нейрокинина А; ассоциирован с улучшением ОФВ1 на фоне терапии ингаляционными глюкокортикостероидами [48] | |
ARG1 | 57+665C>T | rs2781667 | С аллель ассоциирован со снижением эффективности ингаляционных глюкокортикостероидов [50] |
TBX21 | H33Q C>G | rs 2240017 | Влияет на функцию транскрипционного фактора Т-бет 21; ассоциирован с улучшением ОФВ1 при терапии ингаляционными глюкокортикостероидами [47,48] |
GLCCI1 | 7968245A>G | rs37973=rs37972 | Ассоциирован с улучшением ответа на терапию ингаляционными глюкокортикостероидами [46] |
T-ген | 166122073C>T | rs3127412 | Отвечает за экспрессию мезодермального транскрипционного фактора; влияние |
166121254A>C | rs6456042 | на ОФВ1 на фоне терапии ингаляционными глюкокортикостероидами [49] | |
CRHR1 | 45815154G>T | rs242941 | Ассоциирован с улучшением ответа на терапию ингаляционными глюкокортикостероидами [45] |
ADCY9 | 3983435A>G | rs2230739 | Мутантный аллель ассоциирован с улучшением ОФВ1 на фоне терапии ингаляционными глюкокортикостероидами [44] |
Фармакогенетические исследования могут иметь большое значение в изучении эффективности и безопасности ингаляционных глюкокортикостероидов у пациентов с бронхиальной астмой. Генетические особенности пациентов могут оказать помощь как в непосредственном выборе того или иного ингаляционного глюкокортикостероида в зависимости от его фармакокинетических свойств, так и в подборе дозы лекарственного препарата, что может сособствовать повышению эффективности терапии и снижению риска развития нежелательных лекарственных реакций.