Международный эндокринологический журнал 6(12) 2007

Новітні дані щодо патогенезу цукрового діабету (ЦД) 2-го типу, атеросклерозу і гіпертонічної хвороби вказують на їхнє спільне походження. Зазначений процес отримав назву інсулінорезистентності (ІР), або метаболічного синдрому. Молекулярною основою ІР є блокування дії інсуліну в клітинах-мішенях на пострецепторному рівні [2]. Причиною блокування вважають наявність хронічного запального процесу в організмі, зокрема надмірну кількість і активність макрофагів жирової тканини, продукцію ними прозапальних цитокинів й активного кисню [35].

Глітазони (ГЛ), або тіазолідиндіони (ТЗД), є засобами для лікування ЦД 2-го типу [15]. Статини (СТ) відомі як інгібітори 3-гідроксил-3-метилглютарил-КоА-редуктази — ключового ферменту біосинтезу холестерину, вважаються найважливішими компонентами профілактики та лікування макросудинних ускладнень ЦД 2-го типу [23].

На перший погляд, ці препарати належать до різних груп за фармакодинамікою та показаннями до призначення. Але факти, нещодавно отримані в експериментальних та клінічних дослідженнях, свідчать, що ці обидві групи препаратів мають багато спільних шляхів впливу на молекулярному рівні, зокрема протизапальну дію, яка принаймні частково реалізується шляхом впливу на кількість та активність макрофагів [5].

У цій роботі зроблено спробу коротко підсумувати наявні власні та літературні дані, а також визначити особливості застосування глітазонів і статинів у клінічній практиці.

Відомо, що ГЛ є лігандами-активаторами ядерних транскрипційних факторів — рецепторів, що активують проліферацію пероксисом гамма (PPAR-γ) [17]. Вони безпосередньо приєднуються до лігандзв’язуючого домену PPAR-γ, унаслідок чого від останнього відокремлюється корепресор і приєднується коактиватор. Активована молекула PPAR-γ з’єднується з іншим ядерним транскрипційним фактором — RXR (ретиноїд-Х-рецептором). Новостворений димер приєднується до промоторів тих генів, що мають спеціальні місця — PPAR-γ-зв’язуючі елементи. Внаслідок цього експресія одних генів активується, а інших — гальмується [13].

Відомо, що PPAR-γ має значний вплив на процеси запалення [26, 32]. Одним із механізмів цього впливу є активація апоптозу макрофагів та інших клітин імунної системи, що продукують прозапальні цитокіни.

Вперше Chinetti і співавт. [10] показали, що PPAR-α і PPAR-γ експресуються в моноцитах/макрофагах крові людей. PPAR-α присутні вже в недиференційованих моноцитах, а PPAR-γ виникає тільки в процесі диференціації моноцитів у макрофаги.

Обидва рецептори транскрипційно активні після стимуляції лігандами, але тільки PPAR-γ викликає апоптоз неактивних диференційованих макрофагів, як це показує фарбування TUNNEL-методом і виявлення активних протеолітичних субодиниць каспази-3. У той же час ліганди обох типів рецепторів викликають апоптоз активованих ФНП-α та інтерфероном-γ макрофагів. ТЗД активують апоптоз астроцитів [11], B-лімфоцитів [12] ендотеліальних і синовіальних клітин і різних пухлинних клітин: гепатокарциноми й раку грудей [11].

Ряд досліджень свідчить про те, що в механізмі проапоптичного впливу PPAR-γ має значення антагонізм цих рецепторів із ядерними транскрипційними чинниками NF-κB, STAT, AT-1. Показано, що статини інтерферують із NF-κB в гладкій мускулатурі судин і моноцитах [12].

Троглітазони індукують апоптоз у різних клітинних лініях пухлин людини каспазозалежним шляхом, шляхом зниження трансмембранного потенціалу мітохондрій, активації поліаденілрибозополімерази, експресії антигену 7А6 і зниження Всl-2, а також каспазонезалежним шляхом — екстерналізацією фосфатидилсеринового механізму [10].

Була доведена проапоптична дія PPAR-γ в багатьох типах макрофагів й інших клітинах імунної системи. PPAR-γ призводить до апоптозу макрофагів, пригнічує транскрипційну активність NF-κB/RelA субодиниці [16].

А. Bodles і співавт. [7] встановили, що лікування піоглітазоном знижує кількість макрофагів у жировій тканині людей із метаболічним синдромом. При цьому різко (на 42 %) зростає кількість TUNNEL-позитивних (апоптичних) клітин жирової тканини. Більшість цих клітин мали антиген CD68, тобто були макрофагами.

Піоглітазон in vitro також викликав збільшення апоптозу макрофагів людини. У лізатах цих клітин були знайдені субодиниці каспази-3 і -9 — ферментів апоптозу. Попереднє введення інгібітора PPAR-γ — GW9662 — запобігало збільшенню апоптозу макрофагів при дії піоглітазону, що вказувало на участь у ньому PPAR-γ. При цьому апоптоз жирових клітин у білій жировій тканині людей не збільшувався. Ці дані вказують на відмінності дії PPAR-γ в різних типах клітин жирової тканини й специфічний проапоптичний ефект ліганда PPAR-γ піоглітазону в макрофагах.

У дослідженні М. Kolak і співавт. [20] проведений аналіз експресії 50 генів у жировій тканині хворих на ЦД 2-го типу, що приймали розиглітазон протягом місяця. Автори встановили зменшення, порівняно з показниками до лікування, експресії мРНК прозапальних цитокінів IL-6, ФНП-α і мРНК генів ферментів синтезу жирів, насамперед стеарил-КоА-десатурази, що відповідає за нагромадження тригліцеридів, а також активатора клітинної смерті С (CIDEC).

Численні дані, нещодавно узагальнені в огляді Weng і співавт. [34], про те, що апоптоз, який викликається агоністами PPAR-γ, як природними, так і синтетичними, не пов’язаний із їх впливом на рецептор, а є наслідком безпосереднього впливу на комплекс Bcl-xl/Bcl-2 з утворенням ВАК-протеїнів, отворів у мембрані мітохондрій, надходженням цитохрому С і утворенням апоптосом із подальшою активацією каспаз-3 і -6. Ці дослідження стосуються багатьох видів епітеліальних пухлин: раку шкіри, простати, шийки матки, колоректального раку. Вони відкрили новий напрям у створенні протипухлинної хіміотерапії: пошуки антипухлинних препаратів серед структурних аналогів тіазолідиндіонів, позбавлених впливу на PPAR-γ.

У той же час у роботі Bonofoglio і співавт. [9] показано, що розиглітазон викликає апоптоз клітин раку грудної залози саме шляхом активації PPAR-γ, оскільки антагоніст цього рецептора GW9662 блокує цей ефект розиглітазону. Активація PPAR-γ збільшує експресію гена р53 і його ефектора р21WAF^1/Cip1 шляхом блокади дії NF-κB. Показано, що PPAR-γ витісняє NF-κB з його місця в промоторі гена р53 і розиглітазон стимулює цей ефект.

Наші власні дослідження вказують на активацію апоптозу моноцитів/макрофагів крові людини in vitro під впливом розиглітазону [2].

Наведені вище спостереження показують, що проапоптична дія розиглітазону на моноцити/макрофаги реалізується через PPAR-γ декількома механізмами: пригніченням антиапоптичних сигнальних шляхів NF-κB, експресією СIDEC і прямим інгібуючим впливом Bcl-2 (рис. 1).

Протизапальна дія глітазонів може бути пов’язаною не тільки зі зменшенням кількості макрофагів, але й із модифікацією деяких їхніх функцій. Показано, що РРАR-γ мають регулюючий вплив на утворення макрофагами активних форм кисню. Обговорюється їхня роль у реалізації тканинних уражень при патологічних станах: активації оксидантних процесів, ішемічних і реперфузійних пошкодженнях, імунних і запальних реакціях. Респіраторний вибух, що викликається в макрофагах форболовим ефіром, знижується індукованою NO-активацією РРАR-γ [19].

Наші дослідження показали, що розиглітазон зменшує продукцію моноцитами/макрофагами активних форм кисню, про що свідчать дані НСТ-тесту і вивчення хемілюмінесценції. Найбільше зниження продукції активних форм кисню (на 10–17 %) спостерігалося в групах М/М з алелем 12Ала гена РРАR-γ.

Вивчення найчастішого з уроджених порушень фагоцитозу — хронічної грануломатозної хвороби показало, що це захворювання пов’язане з наявністю мутацій і делецій у генах, що кодують НАДФН-оксидазну систему. Наслідком цього є неспроможність фагоцитів генерувати активні форми кисню і, отже, знищувати ряд мікроорганізмів [4].

НАДФН-оксидазна система — мультиензимний комплекс, що складається з двох, інтегрованих у мембрану протеїнів р22^phox і р67^phox, сполука яких відома як цитохром В558, і трьох цитозольних компонентів: р47^phox, р67^phox і Rас1, а також р40^phox, що відповідає за регуляцію [19].

Стимуляція альвеолярних макрофагів супроводжується входом Са²⁺ в цитозоль через I₃-чутливі Са²⁺-канали в плазмолемі цих клітин. Підвищення концентрації Ca²⁺ в цитозолі активує кальмодулін і протеїнкіназу-3, що призводить до фосфорилювання НАДФН-оксидази [1]. Фосфорилювання PHOX-компонентів призводить до їх транслокації до мембрани і формування активного комплексу НАДФН-оксидази, що генерує активний кисень. 

Показано, що РРАR-γ блокує транскрипцію р47-компоненту фагоцитів, яка є складовою частиною системи НАДФН-оксидази, що призводить до зменшення продукції супероксидних радикалів [19].

NO дозозалежно активує р38 МАРК, а інгібіція МАРК блокує активацію РРАR-γ, що вказує на роль МАРК-сигнальних шляхів в активації НАДФН-оксидази [27].

Запальні процеси звичайно характеризуються активацією фагоцитарної (поглинальної) функції макрофагів і нейтрофілів. За аналогією з вищезгаданим РРАR-γ мали б гальмувати і цю функцію. На відміну від цього в кінці 90-х років Tontonoz і співавт. [33] повідомили про активацію під впливом ТЗД експресії CD36 в макрофагах. CD36 — основний рецептор мембрани, відомий ще як FAT (fatty acid translocase), він відповідає за поглинання жирних кислот із довгим ланцюжком, холестерину й окислених ліпопротеїнів. Завдяки цьому макрофаги активно поглинають окислені ліпопротеїни низької щільності, що, згідно з дослідженнями, сприяло акумуляції холестерину окислених ліпопротеїнів у макрофагах, де вони перетворювалися на 9- і 13-гідроксиоктадекадієнову кислоти, що, на думку цих авторів, призводило до подальшої активації РРАR-γ. Однак потім виявилось, що це нагромадження атерогенних продуктів здійснюється шляхом їх видалення з циркуляції та бляшок завдяки стимуляції транскрипції чинника LXR (liver-X-receptor), що контролює синтез касетного протеїну ABCA-1. Останній транспортує атерогенні продукти в печінку [35].

Результати наших власних досліджень свідчать, що агоністи PPAR-γ можуть мати різноспрямований вплив на фагоцитарну (поглинальну) функцію моноцитів/макрофагів. Розиглітазон в дозі 10 і 30 мкмоль/л знижував цю функцію, а в дозі 100 мкмоль/л підвищував її. Ці явища були більш виражені в М/М, одержаних від осіб з алелем 12Ала на 5–10 %.

Гіпоглікемізуючий ефект ГЛ при ЦД 2-го типу, як виявлено, пов’язаний із розблокуванням дії інсуліну на пострецепторному рівні, що виникає за ІР [14]. Встановлено, що після з’єднання інсуліну з рецептором у клітині відбувається ланцюгова реакція каскадного типу. Новітні дані визначили провідну роль прозапальних цитокінів — у першу чергу фактора некрозу пухлини α (ФНП-α) у блокуванні цього каскаду та виникненні ІР [14]. Отже, встановлений прямий зв’язок між ІР та активністю запальних процесів.

ФНП-α є одним з основних прозапальних цитокінів, що продукуються макрофагами та іншими клітинами імунної системи у відповідь на різні зовнішні й внутрішні стимули [4]. Його інфузія щурам викликає ІР [21]. Відсутність ФНП-α в мишей оберігала їх від розвитку ІР при ожирінні [35]. У культурі тканин ГЛ й інші агоністи PPAR-γ блокують антиадипогенний ефект ФНП-α і відновлюють чутливість тканин до інсуліну [28]. Є дані про зниження продукції макрофагами ФНП-α при активації PPAR-γ [18]. У наших дослідженнях розиглітазон знижував продукцію моноцитами/макрофагами ФНП-α в середньому на 48 %. Це зниження більше у М/М, одержаних від осіб з 12Ала алелем, на 30 %.

Аналіз власних даних, а також наявних у доступній літературі призводить до висновку про те, що ГЛ, які активують РРАR-γ, впливають на процеси хронічного запалення різними шляхами (рис. 2).

Протизапальна дія статинів встановлена багатьма дослідниками [23, 29]. Ліки цього класу зменшують ризик коронарної хвороби серця та інсульту значною мірою не тільки завдяки модуляції ліпідів крові. Напевне, статини мають також інші механізми дії. Зміни функції ендотелію, стабілізація тромбоцитів, запобігання тромбоутворенню і протизапальні ефекти називають плейотропними ефектами [30, 31].

Плейотропні ефекти вказують на те, що терапевтичний потенціал статинів, можливо, значно ширший від гіпохолестеринемічної дії, і статини можуть застосовуватися при інших станах, таких як, наприклад, трансплантація, розсіяний склероз, ревматоїдний артрит і хвороби нирок [31]. Експериментальні й клінічні дані свідчать про цей потенціал статинів, але необхідні подальші дослідження для повного обгрунтування можливості їхнього терапевтичного застосування [28].

Можливий механізм проапоптичної активності статинів у світлі останніх досліджень у цій галузі [31] може розглядатися з наступних позицій: відомо, що ГМГ-КоА-редуктаза каталізує конверсію 3-ГМГ-КоА в мевалонат — ключову реакцію в синтезі холестерину. Утворені надалі з мевалонату метаболіти, зокрема гераніл пірофосфат і фарнезил пірофосфат, регулюють посттрансляційну модифікацію (пренілацію) багатьох білків, включаючи ГТФ-зв’язуючі протеїни Ras і Rho, які виконують важливу роль у проліферації, диференціації й апоптозі клітин [31].

Статини інгібують цю реакцію, знижуючи синтез холестерину, і тим самим, зменшують ізопренілацію Ras і Rho, що призводить до нагромадження неактивних форм цих протеїнів в цитоплазмі [31]. Інгібіція RhoA сигнальних шляхів активує PPAR-γ [31] (рис. 3).

PPAR-γ є чинником саморегуляції, протидіючим розвитку запалення та ІР [25, 26].

Отже, протизапальна активність статинів також може здійснюватися шляхом активації РРАR-γ. Наші власні дослідження довели, що аторвастатин, як і розиглітазон, збільшують апоптоз моноцитів/макрофагів крові людини in vitro, гальмують продукцію ними активного кисню і ФНП-α [28]. Доведено також, що немає істотної розбіжності в ефектах аторвастатину й розиглітазону щодо їхнього впливу на апоптоз і функції М/М, що особливо підкреслюється більш вираженим ефектом обох агентів на М/М, отриманих від осіб з алелем 12Ала поліморфного гена РРАR-γ.

Наведені дані свідчать про важливу роль активації PPAR-γ в молекулярних механізмах протизапальної активності ГЛ і СТ та суттєві відмінності в шляхах активації ними цих рецепторів: прямою дією шляхом з’єднання з рецептором у ГЛ і через накопичення неактивних Rho-білків у CТ. Ці відмінності дозволяють припустити можливість синергічного впливу ГЛ і СТ на PPAR-γ. Цьому вже є експериментальні підтвердження [29].

З’ясування молекулярних механізмів дії ГЛ і СТ, на наш погляд, є шляхом до їхнього раціонального застосування в профілактиці й лікуванні захворювань, похідних від запалення й метаболічного синдрому. Так, можна сподіватися, що спільне застосування ГЛ і СТ дозволить зменшити терапевтичні дози цих препаратів, що було б важливим кроком у запобіганні деяким негативним діям, особливо в ГЛ. Уточнення механізму протизапальної дії СТ дозволяє рекомендувати їх вживання вже на ранніх стадіях розвитку метаболічного синдрому, коли ще немає порушень вуглеводного обміну, але вже активно розвивається атеросклеротичний процес. Ці дані також пояснюють можливість застосування СТ при інших хронічних запальних процесах, зокрема хронічному обструктивному захворюванні легень.