Введение

Глюкокортикоиды (ГК) – самые мощные и универсальные противовоспалительные средства, обладающие выраженной иммуномодулирующей активностью. Именно благодаря ГК был достигнут значительный прогресс в лечении многих аллергических и аутоиммунных заболеваний. При системной склеродермии, системных васкулитах, ревматической полимиалгии, дерматомиозитах и полимиозитах, гигантоклеточном артериите, диффузном эозинофильном фасциите ГК стали препаратами выбора. Кроме того, ГК применяются для заместительной терапии при надпочечниковой недостаточности и адреногенитальном синдроме. Вот далеко не полный список показаний для применения ГК:

• диффузные болезни соединительной ткани (системная красная волчанка, ревматоидный артрит, узелковый периартериит);
• аллергические заболевания (отек Квинке, сезонный аллергический ринит, крапивница, анафилактический шок);
• болезни почек (быстропрогрессирующий гломерулонефрит);
• болезни коры надпочечников;
• болезни крови (аутоиммунная гемолитическая анемия, тромбоцитопеническая пурпура);
• болезни легких (бронхиальная астма);
• болезни желудочно-кишечного тракта (болезнь Крона, отдельные формы цирроза печени);
• заболевания ЦНС (некоторые виды судорог);
• болезни глаз (аллергический кератит, конъюнктивит);
• заболевания кожи (узловатая эритема, экзема);
• злокачественные новообразования (прежде всего лейкозы и лимфопролиферативные заболевания);
• отеки головного мозга различного генеза;
• инфекционные заболевания (туберкулезный перикардит, пневмоцистная пневмония);
• неотложные состояния (шок).

В клинической практике применяются природные ГК – кортизон и гидрокортизон (кортизол) и их синтетические производные. Последние, в свою очередь, делятся на нефторированные (преднизон, преднизолон, метилпреднизолон) и фторированные (триамцинолон, дексаметазон и бетаметазон).

Механизм действия ГК

Широта клинического применения ГК основывается на существовании их специфических рецепторов практически во всех клетках. Основную роль в реализации эффектов ГК играют внутриклеточные рецепторы (ВР), которые представляют собой цитозольные белки, способные связываться с ДНК и относящиеся к семейству лигандчувствительных регуляторов транскрипции. К этому же семейству относятся рецепторы минералокортикоидов, тиреоидных гормонов, ретиноидов и витамина D [8]. В геноме человека ВР регулируют экспрессию 10–20 % генов. ГК проникают в клетки-мишени, связываются в цитозоле с ВР и образуют гормон-рецепторные комплексы. Эти комплексы поступают в ядро, связываются с гормончувствительными элементами определенных генов и активируют либо подавляют их транскрипцию, что приводит к функциональным и морфологическим изменениям в клетках-мишенях [2]. В некоторых клетках были обнаружены и рецепторы ГК на плазматической мембране. Показано, что такие рецепторы опосредуют быстрые, внегеномные эффекты ГК.

У разных людей ВР функционируют по-разному, а иногда функция ВР нарушается. По этим причинам ГК в некоторых случаях оказываются неэффективными. Изучение причин неэффективности ГК у некоторых больных привело к формированию понятия резистентности к ГК (РГК). Этот феномен наблюдается при синдроме семейной устойчивости к ГК, а также у ряда больных при ревматоидном артрите, остеоартрите, системной красной волчанке, болезни Крона, неспецифическом язвенном колите, септическом шоке, респираторном дистресс-синдроме, бронхиальной астме. Встречается и повышенная чувствительность к ГК – при метаболическом синдроме и инфекции ВИЧ-1 [2]. Для понимания природы нарушений чувствительности к ГК необходимо иметь представление о строении и функции ВР.

Структура и функции ВР

ВР, находящиеся в цитозоле, представляют собой олигомеры. Каждый олигомер состоит из нескольких доменов, выполняющих разные функции (см. таблицу).

N-концевой участок ВР (домен А/В) отличается вариабельностью, а домены C, D и Е консервативны. Домен C, связывающийся с ДНК, содержит участки С1 и С2. С1 непосредственно связывается с гормончувствительными элементами ДНК, а С2 участвует в образовании гомодимеров и гетеродимеров ВР. При связывании с гормоном мономер ВР отщепляется от олигомерного комплекса и становится способным к димеризации и последующему взаимодействию с гормончувствительными элементами, которые обычно находятся в регуляторных областях генов. Необходимое условие взаимодействия ГК с ВР – нормальный транспорт ГК через плазматическую мембрану. На этот процесс, как и на само взаимодействие ГК с цитозольными ВР, влияют сами ГК и другие вещества, например урсодезоксихолевая кислота, карнитин, тиоредоксин [4].

Противовоспалительное и иммуномодулирующее действие ГК обусловлено изменениями синтеза ряда белков, ответственных за образование факторов воспаления и регуляторов клеточной пролиферации. Высокие уровни ГК при стрессе подавляют продукцию интерлейкина-1бета (ИЛ-1бета) и фактора некроза опухоли a (ФНО-альфа), но не оказывают влияния на продукцию ИЛ-6. Независимость продукции ИЛ-6 от уровня ГК коррелирует с данными, которые свидетельствуют как о противовоспалительном, так и о провоспалительном действии ИЛ-6. Кроме того, на продукцию ИЛ-1бета и ФНО-альфа влияют суточные вариации секреции кортизола.

Действие ГК на экспрессию генов во многом определяется характером образования гормон-рецепторных комплексов и исходной структурой ВР. Показано, что ВР активны только в виде димеров и что мономеры ВР неодинаковы, и поэтому могут формироваться разные гетеродимеры.

Причины РГК

Различают несколько групп причин РГК:

• десенситизация (синонимы: рефрактерность, даун-регуляция) за счет снижения количества ВР, их стабильности или чувствительности к ГК;
• межбелковые взаимодействия;
• нарушения димеризации и гетеродимеризации ВР;
• мутации генов ВР.

Десенситизация

Методом радиолигандного связывания было показано, что сами ГК и другие агонисты ВР могут снижать количество ВР как in vitro (в культурах лимофцитов), так и in vivo (в мозге крыс, лимфоцитах человека) [8]. В то же время в некоторых случаях воздействие агонистов ВР приводит к усилению экспрессии ВР in vitro (в лимфоцитах человека СЕМ-С7, клетках миеломы человека ОРМ-2 и клетках тимомы мышей WEHI-7).

Уменьшение количества ВР под влиянием ГК обусловлено подавлением транскрипции гена ВР. Данный эффект ГК может быть связан с репрессией промотора гена ВР и других генов. Имеются данные о том, что последовательность, кодирующая аминокислотные остатки ВР 550-697, играет важную роль в снижении числа ВР.

Снижать количество ВР могут не только агонисты ВР (ГК), но и антагонисты. Так, антагонист RU38486 уменьшает количество ВР так же как дексаметазон.

Причиной десенситизации может быть и дестабилизация ВР. Уменьшение T_1/2 ВР под влиянием ГК было выявлено в клетках GH1, COS-1 и клетках гепатомы. Поскольку ингибитор протеосом MG132 подавлял вызванную дексаметазоном десенситизацию ВР, предположили, что в деградации ВР участвуют протеосомы.

По-видимому, десенситизация – это способ регуляции чувствительности к ГК по принципу обратной связи. Пока этот путь регуляции изучается только в лабораториях, и накопленные знания еще не используются в клинике. Однако понимание механизмов десенситизации имеет большое практическое значение, так как ее оценка необходима для индивидуального подбора доз ГК, частоты и времени их приема (когда чувствительность клеток-мишеней максимальна).

Нарушения димеризации и гетеродимеризации ВР

В отсутствие ГК цитозольные ВР в клетках-мишенях представляют собой неактивные олигомеры, включающие белки теплового шока Hsp90 и Hsp70, иммунофилины и ряд пока не охарактеризованных протеинов. В процессе активации гормон-рецепторного комплекса и его взаимодействия с гормончувствительными элементами ДНК происходит его фосфорилирование. Кроме того, на гормон-рецепторный комплекс могут действовать и изменять его свойства и другие факторы, например белки, образующиеся при активации ФНО-альфа. Это может стать одной из причин изменений чувствительности ВР к ГК.

Имеются данные о том, что некоторые цитокины и факторы роста, относящиеся к медиаторам воспаления, играют определенную роль в развитии РГК [8]. Установлено, что инкубация лейкоцитов больных бронхиальной астмой с ИЛ-2 и ИЛ-4 или с ИЛ-13 приводит к нарушениям функции ВР, в частности к снижению сродства ядерных ВР к ГК. То же было показано и для ФНО-альфа на лимфоцитах. Межбелковые взаимодействия на уровне гормон-рецепторных комплексов могут вызывать как РГК, так и гиперчувствительность к ГК.

В 1985 г. была клонирована ДНК ВР и определены два гена, кодирующие альфа- и бета- изоформы ВР [2], а недавно была обнаружена и третья изоформа ВР, которая в некоторых тканях экспрессируется даже сильнее, чем альфа- и бета-изоформы. При связывании ГК альфа-изоформа образует гомодимеры и в таком виде взаимодействует с гормон-чувствительными элементами ДНК. Оказалось, что гормон-рецепторные комплексы регулируют экспрессию генов, связываясь с ДНК не только в виде димеров, но и гетеродимеров. Последние могут вызывать эффекты, отличные от эффектов димеров. Бета-изоформа ВР образуется в результате альтернативного сплайсинга мРНК ВР. Она не связывает ГК и не влияет на транскрипцию, но может ингибировать функцию альфа-изоформы. Бета-изоформа преимущественно локализуется в ядре клеток даже в отсутствие ГК. Соотношение мРНК альфа- и бета-изоформ ВР в легких, печени, лимфоцитах и гипофизе равно соответственно 300:1, 500:1, 600:1 и 30–40:1. Так как T_1/2 у бета-изоформы больше, на белковом уровне соотношение альфа- и бета-изоформ ниже. Провоспалительные цитокины индуцируют экспрессию бета-изоформы. ИЛ-2 и ИЛ-4 при совместном воздействии повышают содержание бета-изоформы в лимфоцитах в 3 раза, ФНО-альфа в клетках Hela – в 4 раза, ИЛ-2 в нейтрофилах – в 2 раза. Интересно отметить, что эти цитокины уменьшают чувствительность указанных клеток к ГК. Более того, при некоторых иммунных нарушениях экспрессия бета-изоформы ВР усиливается. Так, при неспецифическом язвенном колите наблюдается повышение числа лимфоцитов, содержащих бета-изоформу. Снижение соотношения альфа- и бета-изоформ наблюдается в лимфоцитах при лейкозе. У больных бронхиальной астмой с РГК уровень бета-изоформы в клетках бронхов выше, чем у больных с нормальной чувствительностью к ГК и у здоровых людей. Изучая экспрессию альфа- и бета-изоформ ВР в легких у больных с интерстициальными заболеваниями (саркоидоз, криптогенный организующийся пневмонит), Pujiols и соавт. [7] пришли к выводу, что реакция на ГК зависит от экспрессии альфа-изоформы. Полиморфизм мРНК гена бета-изоформы, который увеличивал ее экспрессию, был обнаружен у больных ревматоидным артритом.

При воспалении во многих клетках, включая клетки иммунной системы, активируется экспрессия транскрипционного фактора NF-kB. ГК и NF-kB способны ингибировать активирующие эффекты друг друга. Этот антагонизм также может быть причиной РГК при воспалении. Роль NF-kB в воспалении весьма велика, так как он индуцирует активность генов ИЛ и других цитокинов, но подавляет экспрессию гена альфа-изоформы РГК [3].

Таким образом, воспалительная реакция может вызывать РГК посредством усиления экспрессии бета-изоформы ВР и активации NF-kB. Кроме того, лечение ГК само по себе может приводить к десенситизации ВР в большинстве клеток, что приводит к снижению эффективности терапии.

Еще более сложный механизм регуляции эффектов ГК обусловлен взаимодействиями мономеров ВР стероидов разных классов. Существует возможность образования гетеродимеров ВР глюкокортикоидов и минералокортикоидов. Данные ВР, помимо сходства в структуре консервативных участков, имеют высокую степень гомологии и в участках узнавания лигандов.

У человека сродство глюкокортикоидных ВР к кортизолу в 10 раз ниже, чем сродство минералокортикоидных ВР к альдостерону и кортизолу. Поэтому, например, в нервной ткани при низкой концентрации кортизола минералокортикоидные ВР заняты кортизолом так же, как глюкокортикоидные ВР. В клетках почек существует 11бета-гидроксилаза типа II (ее нет в нервной ткани), которая катализирует превращение кортизола в кортикостерон, имеющий слабое сродство к минералокортикоидным ВР. Вследствие этого в почках минералокортикоидные ВР свободны для активации минералокортикоидами.

Важно подчеркнуть, что минералокортикоидные и глюкокортикоидные ВР одновременно присутствуют в ряде клеток – лимфоцитах, миоцитах, клетках гиппокампа, почек. В то же время в печени минералокортикоидных ВР сравнительно мало. Можно предполагать, что присутствие двух разных ВР, отвечающих на один и тот же гормональный сигнал, обеспечивает способность клеток более гибко реагировать на изменения концентрации кортикостероидов, которые могут колебаться от 0,5 до 100 нмоль/л. Гетеродимеризация глюкокортикоидных и минералокортикоидных ВР приводит к усилению их связывания с ДНК и стимуляции транскрипции генов. Могут существовать значительные вариации в выраженности биологических эффектов кортикостероидов в зависимости от соотношения их концентраций в физиологических и патологических условиях.

Гетеродимеризация может быть инициирована мономерами ВР, образующими комплексы с агонистами и антагонистами. Действие антагонистов может быть обусловлено как прямой конкуренцией с агонистами за связывание с ВР, так и изменениями способности ВР к образованию гомо- и гетеродимеров.

Гетеродимеры ВР связываются с ДНК прочнее, чем гомодимеры; в этом случае они снижают эффект гомодимерных гормон-рецепторных комплексов, что может стать причиной РГК.

Мутации генов ВР

В ряде случаев РГК может быть вызвана мутациями генов ВР [1, 4]. Так, например, семейная резистентность к глюкокортикоидам обусловлена точечной мутацией, приводящей к замене всего одной аминокислоты в молекуле ВР в положении 641 и, как следствие, к уменьшению связывания дексаметазона с ВР в 3 раза. Еще один пример – гомозиготная точечная мутация аминокислотного остатка в положении 39, сопровождающаяся снижением сродства ВР к ГК и транскрипционной активности ВР. Показано, что гетерозиготная мутация Т≥Ц в позиции 2318

9-го экзона гена альфа-изоформы ВР приводит к замене лейцина на пролин в положении 773 домена E, ответственного за связывание ГК. В результате сродство альфа-изоформы к ГК уменьшается в 2,6 раза и замедляется транслокация гормон-рецепторного комплекса в ядро. Всего описано около 10 мутаций генов ВР, и эти мутации не настолько часты, чтобы иметь большое клиническое значение.

Заключение

РГК имеет множественные причины. Она может быть функциональной и связанной с концентрацией агонистов, т. е. самих ГК. В этом случае РГК играет роль регуляторного звена в механизме обратной связи. Функциональная РГК может возникать и в результате действия медиаторов воспаления, которые индуцируют синтез белков, ингибирующих функции доменов ВР. Теоретически функциональную РГК можно ослабить путем снижения доз ГК и уменьшения частоты их введения. Такой подход требует клинического изучения. Сложнее обстоит дело, если РГК обусловлена мутациями генов ВР, так как способы генотерапии, позволяющие восстановить чувствительность к ГК, не разработаны. В любом случае при РГК следует искать альтернативные способы фармакотерапии. В частности, имеются данные об успешном лечении идиопатической интерстициальной пневмонии у больных с РГК с помощью циклофосфамида [6] и нефротического синдрома при РГК с помощью ингибитора АПФ рамиприла или антагониста кальция верапамила [5].