Zmiany
wskaźników laboratoryjnych podczas terapii anty-TNF
Changes
in laboratory parameters during anti-TNF therapy
Summary
This article describes the influence of anti-TNF therapy for rheumatoid arthritis and Crohn's disease on certain laboratory parameters such as cytokine levels, acute phase proteins, immunocompetent cells and induction of antibodies. The conclusion is that the observed changes do not indicate serious abnormalities within the immune system, which confirms the clinical findings and suggests that anti-TNF therapy is quite safe.
Słowa kluczowe: terapia anty-TNF, TNF-α, rzs, choroba Crohna, przeciwciała.
Keywords: anti-TNF therapy, TNF-α, rheumatoid arthritis, Crohn's disease, antibodies.
Prof. dr hab. Włodzimierz Maśliński, dr n.
przyr. Maria Ziółkowska
Zakład Patofizjologii i Immunologii
Instytut Reumatologiczny w Warszawie Kierownik Zakładu: prof. dr hab.
Włodzimierz Maśliński
Czynnik martwicy nowotworu (tumor necrosis factor, TNF-α) odgrywa kluczową rolę w patogenezie chronicznych chorób zapalnych, takich jak reumatoidalne zapalenie stawów (rzs) czy choroba Crohna (1-4). W celu neutralizacji aktywności biologicznej TNF-α, w ostatnich latach wprowadzono nową grupę leków blokujących TNF-α, które ze względu na swoją białkową budowę (ryc.1) oraz wysoką selektywność nazwano lekami biologicznymi. W chwili obecnej dostępne są trzy leki z tej grupy: etanercept, infliximab oraz adalimumab (5-9). Dostępne dane wskazują, że mimo nieco odmiennej struktury tych leków, efektywność ich działania w leczeniu rzs jest zbliżona (10). Mimo to istnieją pewne różnice. Infliximab indukuje remisję w chorobie Crohna, natomiast etanercept nie wykazuje takiego działania (11-13). Dane te wskazują na to, że różnice w budowie i powiązane z nimi nieco odmienne mechanizmy działania tych leków, mogą prowadzić do ich odmiennej skuteczności klinicznej w terapii różnych schorzeń.
Niniejsza praca o charakterze przeglądowym ma na celu analizę zmian parametrów laboratoryjnych u pacjentów chorych na rzs leczonych preparatami anty-TNF. Jako rozszerzenie tego opracowania polecana jest obszerniejsza praca przeglądowa, dotycząca zmian parametrów laboratoryjnych pod wpływem terapii anty-TNF, opublikowana w latach 2001-2002 (14).
Struktura i mechanizm działania leków anty-TNF
Etanercept jest dimerem białkowym powstałym w wyniku połączenia części zewnątrzkomórkowej receptora p75 dla TNF z fragmentem Fc ludzkiego przeciwciała klasy IgG1 (ryc.1). Infliximab jest chimerycznym przeciwciałem monoklonalnym zawierającym mysie fragmenty zmienne oraz ludzkie fragmenty stałe przeciwciała klasy IgG1 (ryc. 1). Natomiast adalimumab jest genetycznie skonstruowanym, całkowicie ludzkim przeciwciałem klasy IgG1 (ryc.1). Ze względu na strukturę przeciwciała oczekuje się, że adalimumab, który został wprowadzony na rynek pod koniec 2002 roku, będzie wykazywał właściwości bardziej zbliżone do infliximabu niż etanerceptu.
|
|
|
Rycina 1. Struktura leków blokujących TNF-α |
Zakłada się, że głównym mechanizmem działania tej grupy leków jest neutralizacja aktywności biologicznej TNF-α. Jednakże, ze względu na różnice budowy, ich właściwości biologiczne różnią się w pewnych szczegółach. W warunkach in vitro stwierdzono, że etanercept wiąże się zarówno z TNF-α, jak i TNF-β (lymphotoxin), podczas gdy infliximab i adalimumab selektywnie rozpoznają tylko TNF-α (15). Kompleksy infliximabu z TNF-α zarówno rozpuszczalnym, jak i związanym z błoną komórkową, są bardziej stabilne niż kompleksy etanerceptu (15). Co więcej, po odłączeniu od cząsteczki etanerceptu, TNF-α wykazuje aktywność biologiczną (15). W przeciwieństwie do etanerceptu, infliximab wiąże się z cząsteczką TNF-α połączoną z powierzchniowym receptorem (16). Stwierdzono również, że w warunkach in vitro infliximab, powoduje lizę komórek wykazujących wysoką ekspresję powierzchniowego TNF-α. Etanercept nie wykazuje takiego działania (1,16,17). Wydaje się, że za te właściwości infliximabu mogą odpowiadać mechanizmy cytotoksyczności zależnej nie tylko od przeciwciał (ADCC), ale także od aktywacji komplementu (16,17). W obecności tego leku, w warunkach in vitro, obserwuje się wzrost aktywacji kaspazy-8 i uruchomienie drogi mitochondrialnej apoptozy monocytów. Infliximab indukuje również apoptozę aktywowanych limfocytów T (18). Co więcej, również w warunkach in vivo - u pacjentów z chorobą Crohna leczonych infliximabem - obserwuje się aktywację kaskady kaspaz i zwiększoną apoptozę monocytów (18). Wydaje się, że apoptoza indukowana przez infliximab może być jedną z przyczyn, dla których lek ten, w przeciwieństwie do etanerceptu, wykazuje skuteczność w leczeniu choroby Crohna. Z drugiej strony, zbliżona skuteczność infliximabu, etaneceptu i adalimumabu w leczeniu chorych na rzs sugeruje, że przynajmniej w tej jednostce chorobowej neutralizacja TNF-α jest głównym mechanizmem działania tej grupy leków.
Poziomy cytokin
Koncepcja blokowania TNF-α, nie zaś innych cytokin prozapalnych, wynikała z analizy produkcji tych substancji przez skrawki błony maziowej, które izolowano od pacjentów z rzs i hodowano w warunkach in vitro. Stwierdzono, że blokowanie TNF-α hamowało produkcję IL-1, IL-6, IL-8 i GM-CSF (1,19). Z tych powodów założono, że również u pacjentów z rzs produkcja innych cytokin prozapalnych jest indukowana przez TNF-α. Hipoteza ta okazała się w dużej mierze prawdziwa. Dostępne dane wskazują, że terapia lekami anty-TNF powoduje obniżenie poziomów wielu cytokin prozapalnych: IL-1β, IL-6, IL-8, MCP-1, IL-13, IL-18 (20-23). Równocześnie stwierdzono, że pod wpływem terapii anty-TNF-α zmniejsza się produkcja czynników blokujących funkcje biologiczne tych cytokin, takich jak antagonista receptora dla IL-1 (IL-1Ra) czy rozpuszczalny receptor dla TNF (2). Wyniki te wskazują na istotną rolę TNF-α w indukcji zarówno czynników prozapalnych, jak i przeciwzapalnych.
Jedną z istotnych cytokin uczestniczących w patogenezie rzs jest główny czynnik angiogenetyczny, VEGF (vascular edothelial growth factor) (24). W błonie maziowej pacjentów leczonych infliximabem stwierdzono obniżenie poziomów VEGF i liczby naczyń krwionośnych (24).
Co ciekawe, poziomy transformującego czynnika wzrostu (TGF-b), cytokiny wykazującej zarówno właściwości pro-, jak i przeciw zapalne, nie ulegają zmianom pod wpływem terapii anty-TNF (25).
Białka ostrej fazy
Terapia anty-TNF powoduje obniżenie podwyższonych poziomów białek ostrej fazy: białka C reaktywnego (CRP), białka amyloidowego A (SAA), haptoglobiny i fibrynogenu (20). Ze względu na fakt, że obniżenie stężenia białek ostrej fazy jest poprzedzone spadkiem poziomów IL-6 w surowicy, wydaje się, że TNF-α bezpośrednio kontroluje indukcję produkcji IL-6, która z kolei kontroluje syntezę białek ostrej fazy.
Markery metabolizmu kości i destrukcji chrząstki
Wyniki badań radiologicznych wykazały, że dwuletnia terapia anty-TNF (z użyciem zarówno infliximabu, jak i etanerceptu w połączeniu z metotreksatem) powoduje spowolnienie, a nawet całkowite zablokowanie postępu degradacji stawu (5,7). Wyniki te potwierdzają, że destrukcja tkanek w rzs jest bezpośrednio lub pośrednio, poprzez indukowane cytokiny, kontrolowana przez TNF-α. Potwierdzeniem tej ostatniej sugestii jest normalizacja, w trakcie leczenia anty-TNF, podwyższonych poziomów kluczowych cytokin, regulujących dojrzewanie i aktywację osteoklastów, osteoprotegeryny (OPG) i RANK ligandu (RANKL) (26). Wydaje się, że kontrolowane przez TNF-α podwyższone poziomy RANKL, aktywując osteoklasty, mogą przyczyniać się do przesunięcia równowagi metabolizmu kości w kierunku przyspieszenia ich resorpcji.
W trakcie leczenia chorych na rzs adalimumabem obserwowano obniżenie poziomów białka COMP (cartilage oligomeric matrix protein), rozpuszczalnej formy białka adhezyjnego ICAM-1 (sICAM-1), metaloproteaz MMP1 i MMP3 oraz glikoproteiny ludzkiej chrząstki (HC-gp-39) (27). Co ważne, niskie wyjściowe poziomy COMP oraz sICAM-1 charakteryzowały pacjentów, u których po dwóch latach leczenia nie obserwowano postępu destrukcji stawów (27).
Obniżeniu poziomów MMP-1 i MMP-3, które obserwuje się również podczas leczenia chorych na rzs etanerceptem lub infliximabem, nie towarzyszą zmiany poziomów naturalnego inhibitora tych metaloproteaz, TIMP-1 (28,29). Dzięki temu stosunek MMP do TIMP, który odzwierciedla aktywność biologiczną metaloproteaz, ulega obniżeniu w wyniku terapii.
Powyższe wyniki wykazują, że blokowanie TNF w istotny sposób ogranicza wiele mechanizmów prowadzących do destrukcji tkanek w rzs.
Subpopulacje komórkowe
Wiele danych potwierdza, że TNF-α moduluje aktywację i migrację limfocytów, monocytów i neutrofilów (2,21). Wcześniejsze doniesienia wskazywały na wzrost liczby limfocytów oraz obniżenie liczby monocytów obecnych w krwi obwodowej u pacjentów po jednorazowym podaniu infliximabu (30). Przypuszczano, że obserwowane w trakcie leczenia obniżenie poziomów cząsteczek adhezyjnych (ICAM i E-selektyny) w surowicy, które odzwierciedlają zahamowanie aktywacji komórek śródbłonka, może być przyczyną wzrostu liczby limfocytów na obwodzie (31). Jednakże, zmiany liczby limfocytów były przejściowe i w dłuższych obserwacjach nie okazały się statystycznie znamienne (32). W przeciwieństwie do limfocytów, obserwowane obniżenie liczby monocytów utrzymywało się przez szereg tygodni (32). Obecnie sugeruje się nawet, że podobne obniżenie liczby krążących monocytów wykazujących wysoką ekspresję powierzchniowego TNF-α, obserwowane u pacjentów z chorobą Crohna i leczonych infliximabem, w istotny sposób wpływa na efektywność terapii (16).
Ostatnie kompleksowe badania komórek układu immunologicznego u pacjentów leczonych etanerceptem wykazują brak istotnego wpływu terapii na:
· ekspresję powierzchniowych antygenów CD3, CD4, CD11b, CD14, CD16, CD19, CD25, CD32, CD45RA, CD45RO, CD56, CD62l, CD64, CD66b
· proliferację limfocytów T
· funkcje neutrofilów
· nadwrażliwość typu późnego
· poziomy immunoglobulin w surowicy
· i zwiększenie liczby infekcji (33).
Sporadycznie obserwowano zmiany liczby limfocytów: T CD4+ (w drugim tygodniu), T CD8+ (w 6 tygodniu) oraz B CD19+. Do podobnego wniosku doszli autorzy, którzy nie stwierdzili wpływu adalimumabu na parametry immunologiczne u chorych z rzs (34).
Indukcja i produkcja autoprzeciwciał
Powtarzające się podawanie białek nie produkowanych przez organizm człowieka, nawet jeżeli w dużej części są one zbudowane z naturalnych fragmentów ludzkich przeciwciał, może indukować powstawanie przeciwciał rozpoznających nowe struktury. Z opublikowanych danych z badania ATTRACT wynika, że u około 8,5% pacjentów pojawiają się przeciwciała HACA (human anti-chimeric antibodies), które rozpoznają infliximab (35). Obecność tych przeciwciał nie wpłynęła jednak w sposób statystycznie istotny na skuteczność leczenia, która była zbliżona u pacjentów z przeciwciałami i bez nich (35). Wynik ten sugeruje, że przeciwciała HACA nie mają wpływu na hamowanie funkcji biologicznych TNF przez infliximab. Podczas leczenia etanerceptem powstawanie przeciwciał przeciw temu lekowi stwierdzono u 3% pacjentów (8). Podobnie jak w przypadku stosowania infliximabu, nie stwierdzono obniżenia skuteczności leczenia u pacjentów z tymi przeciwciałami (8).
U pacjentów z rzs leczonych infliximabem obserwowano zwiększoną produkcję przeciwciał przeciwjądrowych (ANA), przeciwciał przeciwko dwuniciowemu DNA (dsDNA) i przeciwciał anty-kardiolipinowych (36-40). Pojawienie się przeciwciał anty-dsDNA było zwykle poprzedzone wzrostem miana przeciwciał ANA (36). Indukowane przeciwciała anty-dsDNA należały głównie do klasy IgM, a po dłuższym okresie leczenia również do klasy IgA. Nie zaobserwowano przeciwciał klasy IgG (38). Mimo obecności przeciwciał anty-dsDNA u około 13% leczonych pacjentów, toczeń rumieniowaty układowy występował znacznie rzadziej (jedynie u około 0,6% pacjentów), zaś kliniczne objawy ustępowały po zaprzestaniu podawania leku (7,36,37). Skuteczność leczenia nie zależała od obecności tych przeciwciał.
Przeciwciała anty-karidolipinowe, obecne u 15-17% pacjentów przed rozpoczęciem leczenia, są wykrywalne u 25-28% pacjentów będących w trakcie terapii (39). Nie stwierdzono powiązań między indukcją przeciwciał anty-ANA i anty-kardiolipinowych. Jednakże, w przeciwieństwie do tych pierwszych, obecność przeciwciał anty-kardiolipinowych korelowała z gorszą odpowiedzią kliniczną i zwiększoną częstością poważnych reakcji na wlew leku (39).
Podsumowanie
Zgodnie z oczekiwaniami terapia anty-TNF powoduje normalizację podwyższonych poziomów większości cytokin i czynników związanych z patogenezą rzs. Mimo to, nie obserwuje się zasadniczych różnic w większości parametrów laboratoryjnych, charakteryzujących funkcjonowanie układu immunologicznego. Z tych powodów można sądzić, że dotychczasowe dane laboratoryjne potwierdzają obserwacje kliniczne o stosunkowo wysokim bezpieczeństwie terapii anty-TNF.
Piśmiennictwo:
1. Feldmann M. i wsp.: Role of cytokines in rheumatoid arthritis. Ann. Rev. Immunol. 1996, 14: 397-440.
2. Maini R.N., Feldmann M.: How does infliximab work in rheumatoid arthritis? Arthritis. Res. 2002, 4 (suppl 2): 22-8.
3. Criscione L.G., St Clair E.W.: Tumor necrosis factor-alpha antagonists for the treatment of rheumatic diseases. Curr. Opin. Rheumatol. 2002, 14: 204-11.
4. Elson C.O.: Genes, microbes, and T cells - new therapeutic targets in Crohn's disease. N. Engl. J. Med. 2002, 346: 614-6.
5. Lipsky P.E. i wsp.: Infliximab and methotrexate in the treatment of rheumatoid arthritis. N. Engl. J. Med. 2000, 343: 1594-602.
6. Maini R.N. i wsp.: Therapeutic efficacy of multiple intravenous infusions of anti-tumor necrosis factor-a monoclonal antibody combined with low-dose weekly methotrexate in rheumatoid arthritis. Arthritis. Rheum. 1998, 41: 1552-63.
7.
8. Bathon J.M. i wsp.: A comparison of etanercept and methotrexate in patients with early rheumatoid arthritis. N. Engl. J. Med. 2000, 343: 1586-93.
9. Lorenz H.M.: Technology evaluation: adalimumab, Abbott laboratories. Curr. Opin. MolTher. 2002, 4: 185-90.
10. Furst D.E. i wsp.: Updated consensus statement on biological agents for the treatment of rheumatoid arthritis and other rheumatic diseases. Ann. Rheum. Dis. 2002, 61(suppl 2): 2-7.
11. Targan S.R. i wsp.: A short-term study of chimeric monoclonal antibody cA2 to tumor necrosis factor alpha for Crohn's disease. Crohn's Disease cA2 Study Group. N. Engl. J. Med. 1997, 337: 1029-35.
12. Hanauer S.B. i wsp.: Maintenance infliximab for Crohn's disease: the ACCENT I randomised trial. Lancet 2002, 359: 1541-9.
13. Sandborn W.J. i wsp.: Etanercept for active Crohn's disease: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Gastroenterol. 2001, 121: 1088-94.
14. Ziolkowska M., Maslinski W.: Laboratory changes on anti-tumor necrosis factor treatment in rheumatoid arthritis. Curr. Opin. Rheumatol. 2003, 15: 267-273.
15. Scallon B. i wsp.: Binding and functional comparisons of two types of tumor necrosis factor antagonists. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2002, 301: 418-26.
16. Lugering A. i wsp.: Infliximab induces apoptosis in monocytes from patients with chronic active Crohn's disease by using a caspase-dependent pathway. Gastroenterol. 2001, 121: 1145-57.
17. Barone D, Krantz C, Lambert D, et al.: Comparative analysis of the ability of etanercept and infliximab to lyse TNF-expressing cells in a complement dependent fashion. Arthritis Rheum 1999, 42(suppl):S90.
18. Hove T. i wsp.: Infliximab treatment induces apoptosis of lamina propria T lymphocytes in Crohn's disease. Gut 2002, 50: 206-11.
19. Brennan F.M. i wsp.: Inhibitory effect of TNF alha antibodies on synovial cell interlekin-1 production in rheumatoid arthritis. Lancet 1989, 2: 244-247.
20. Charles P. i wsp.: Regulation of cytokines, cytokine inhibitors, and acute-phase proteins following anti-TNF-αlpha therapy in rheumatoid arthritis. J. Immunol. 1999, 163: 1521-8.
21. Markham A., Lamb H.M.: Infliximab. A review of its use in the mamagement of rheumatoid arthritis. Drugs 2000, 59: 1341-51.
22. Pittoni V. i wsp.: Anti-tumour necrosis factor (TNF) alpha treatment of rheumatoid arthritis (infliximab) selectively down regulates the production of interleukin (IL)18 but not of IL12 and IL13. Ann. Rheum. Dis. 2002, 61: 723-5.
23.
Tokayer A. i wsp.:
High levels of interleukin
24.
Paleolog E.M. i wsp.:
Modulation of angiogentetic vascular endothelial growth factor by tumor
necrosis factor alpha and interleukin-
25. Drynda S. i wsp.: Soluble tumour necrosis factor receptor treatment does not affect raised transforming growth factor beta levels in rheumatoid arthritis. Ann. Rheum. Dis. 2002, 61: 254-6.
26. Ziolkowska M. i wsp.: High levels of osteoprotegerin and soluble receptor activator of nuclear factor kappa B ligand in serum of rheumatoid arthritis patients and their normalization after anti-tumor necrosis factor alpha treatment. Arthritis. Rheum. 2002, 46: 1744-53.
27. den Broeder A.A. i wsp.: Long term anti-tumour necrosis factor alpha monotherapy in rheumatoid arthritis: effect on radiological course and prognostic value of markers of cartilage turnover and endothelial activation. Ann. Rheum. Dis. 2002, 61: 311-8.
28.
Catrina A.I. i wsp.:
Anti-tumour necrosis factor (TNF)-alpha therapy (etanercept) down-regulates
serum matrix metalloproteinase (MMP)-3 and MMP-
29.
Brennan F.M. i wsp.:
Reduction of serum matrix metalloproteinase 1 and matrix metalloproteinase
30. Lorenz H.M. i wsp.: In vivo blockade of TNF-αlpha by intravenous infusion of a chimeric monoclonal TNF-αlpha antibody in patients with rheumatoid arthritis. Short term cellular and molecular effects. J. Immunol. 1996, 156: 1646-53.
31. Paleolog E.M. i wsp.:Deactivation of vascular endothelium by monoclonal anti-tumor necrosis factor alpha antibody in rheumatoid arthritis. Arthritis. Rheum. 1996, 39: 1082-91.
32. Lorenz H.M. i wsp.: In vivo blockade of tumor necrosis factor-alpha in patients with rheumatoid arthritis: long-term effects after repeated infusion of chimeric monoclonal antibody cA2. J. Rheumatol. 2000, 27: 304-10.
33. Moreland L.W. i wsp.: Immune function in patients with rheumatoid arthritis treated with etanercept. Clin. Immunol. 2002, 103: 13-21.
34. Kavanaugh A.F. i wsp.: Treatment with adalimumab (D2E7) does not affect normal immune responsiveness. Arthritis. Rheum. 2002, 46 (suppl): S132.
35. Wagner C.L. i wsp.: Effects of antibodies to infliximab on ACR response in patients with rheumatoid arthritis in the ATTRACT Study. Arthritis. Rheum .2002, 46(suppl): 132.
36. Antivalle M. i wsp.: Long term treatment of rheumatoid arthritis with infliximab: efficacy, side effects, and autoantibodies induction. Arthritis. Rheum. 2002, 46(suppl): 534.
37. Charles P.J. i wsp.: Assessment of antibodies to double-stranded DNA induced in rheumatoid arthritis patients following treatment with infliximab, a monoclonal antibody to tumor necrosis factor alpha: findings in open-label and randomized placebo-controlled trials. Arthritis. Rheum. 2000, 43: 2383-90.
38. De Rycke L. i wsp.: Antinuclear antibody profile following infliximab treatment in rheumatoid arthritis and spondyloarthropathy. Arthritis. Rheum. 2002, 46(suppl): 128.
39. Jonsdottir T. i wsp.: Treatment with TNF-αntagonists is associated with an increasing frequency of anticardiolipin antibodies (ACLA) - ACLA positivity predicts worse clinical outcomes. Arthritis. Rheum. 2002, 46(suppl): 573.
40. Ferraccioli G. i wsp.: Anticardiolipin antibodies in rheumatoid patients treated with etanercept or conventional combination therapy: direct and indirect evidence for a possible association with infections. Ann. Rheum. Dis. 2002, 61: 358-61.
Autor:
Włodzimierz Maśliński, Maria Ziółkowska
Data: 2004-02-01
Źródło: Terapia NR 10
(143), PAŹDZIERNIK 2003
