Zpomalení progrese polycystické choroby ledvin po podání rapamycinu

Tao Y, Kim J, Schrier RW, Edelstein CL. Rapamycin markedly slows disease progression in a rat model of polycystic kidney disease. J Am Soc Nephrol. 2005 Jan;16(1):46–51.

Úvodem původní experimentální práce je zdůrazněna skutečnost, že polycystická choroba ledvin autosomálně dominantního typu odpovídá v USA za 5–10 % všech příčin nezvratného selhání ledvin vyžadujícího dialyzační či transplantační léčbu a také fakt, že účinná léčba u této choroby není k dispozici.

Heterozygotní krysy Han:SPRD vykazují řadu rysů blízkých polycystické chorobě ledvin u lidí: 1) dědičnost AD typu; 2) poměrně pozvolná progrese do stadia chronického selhání ledvin s anémií, hypertenzí a urémií; 3) oboustranné postižení ledvin cystami; 4) zvýšená proliferační aktivita buněk v renálních cystách; 5) agresivnější průběh onemocnění u samčích (mužských) jedinců (Cowley, 1993). Z těchto důvodů představuje krysa Han:SPRD vhodný zvířecí model lidské polycystické choroby ledvin, přestože jeho genový podklad – resp. mutace – je umístěn odlišně od obou genů polycystické choroby ledvin u lidí (tzn. genů PKD1 či PKD2). Údaje získané z pozorování u lidské formy polycystické choroby ledvin i experimentálních modelů nasvědčují tomu, že při vývoji a/nebo růstu cyst hraje klíčovou roli abnormální proliferace tubulárních epiteliálních buněk (Wilson, 2004). Genetickými manipulacemi u myší lze navodit proliferaci tubulárních epiteliálních buněk a vývoj cyst (Schaffner, 1993).

Protože rapamycin je účinná imunosupresivní látka s význačnými antiproliferačními vlastnostmi, cílem studie bylo zjistit, zda lze podáním rapamycinu zpomalit vývoj cyst a tím zpomalit i progresi polycystické choroby ledvin. Studie byla provedena u heterozygotních (Cy/+) a normálních, tj. kontrolních (+/+) samců krys Han:SPRD. U heterozygotních krys se na rozdíl od normálních vyvinuly projevy polycystické choroby ledvin do osmi týdnů (zdvojnásobení velikosti ledvin a selhání ledvin). Rapamycin byl samcům Cy/+ a +/+ podáván v dávce 0,2 mg/kg/den intraperitoneálně či prostřednictvím vehikulu (ethanol) po dobu pěti týdnů. Ve věku osmi týdnů byla zvířata usmrcena a ledviny vyšetřeny. Pro posouzení hustoty objemu cyst byly hodnoceny řezy barvené hematoxylinem-eosinem. Imunohistochemický průkaz proliferujícího nukleárního antigenu (PCNA) byl uskutečněn za užití protilátek proti PCNA. V tubulech byl vyhodnocen počet PCNA-pozitivních buněk. Za necystický tubulus byl považován tubulus < 50 μm v průměru.

Výsledky. Byl sledován účinek rapamycinu na hmotnost, poměr 2ledviny/celková hmotnost, hustotu objemu cyst a plazmatickou koncentraci dusíku urey. Krysy (+/+ i Cy/+) léčené rapamycinem měly proti skupinám krys (+/+ i Cy/+), jimž bylo podáno vehikulum, úbytek na váze –22 %. Poměr 2ledviny/celková hmotnost byl zvolen s cílem korigovat nižší hmotnost krys v důsledku léčby rapamycinem. Uvedený poměr byl významně nižší ve skupině cystických zvířat (Cy/+) léčených rapamycinem proti skupině cystických zvířat léčených vehikulem (p < 0,0001). Velikost ledvin se u cystických (Cy/+) zvířat více než zdvojnásobila, přičemž léčba rapamycinem zmenšila objem ledvin o 65 %. Denzita objemu cyst byla v důsledku léčby rapamycinem snížena o více než 40 %. Rapamycin rovněž zabránil vzestupu dusíku urey u cystických zvířat.

Diskuse. Rapamycin (sirolimus) je bakteriálně odvozená látka působící především na serin treoninkinázu, která hraje ústřední roli v regulaci buněčných aktivit, jako jsou proliferace, růst, diferenciace migrace a přežívání (Huang, 2003). Účinek rapamycinu byl a je ověřován především v rámci protinádorové léčby a v rámci imunosupresivní (potransplantační) léčby. Konzistentním nálezem v rámci komentované studie byl pokles proliferační aktivity buněk v důsledku léčby rapamycinem jak v cysticky změněných, tak v cysticky nezměněných tubulárních buňkách. Dalším zajímavým zjištěním je zvýšená proliferační aktivita v cysticky nezměněných tubulech u Cy/+ zvířat proti kontrolním zdravým zvířatům; tato zvýšená proliferační aktivita tubulárních buněk (ovlivnitelná do značné míry rapamycinem) zřejmě předchází cystické dilataci tubulů. Součástí diskuse je také úvaha o možných příčinách úbytku váhy u zvířat léčených rapamycinem a je vyjádřena naděje, že se tento účinek projeví v menší míře (či neprojeví vůbec) v rámci probíhajících experimentálních studií, kde je nižší dávka rapamycinu aplikována v delším časovém horizontu.

Rapamycin se zdá být velmi nadějnou látkou pro léčbu polycystické choroby ledvin, která v experimentálním modelu krys Han:SPRD inhibuje růst cyst a velikost ledvin, snižuje proliferační aktivitu tubulárních buněk a omezuje ztrátu funkce ledvin.

Komentář

Komentovaný článek, zabývající se možnostmi (experimentálního) ovlivnění růstu cyst v ledvinách munosupresivním lékem s antiproliferačním působením – rapamycinem, lze vnímat buď s určitou nedůvěrou či s nadšením – dle povahového založení a také úměrně zkušenostem čtenáře s danou problematikou. Jistě již zařazení článku do rubriky Fast Track naznačuje, že problematika je redakcí vnímána jako „žhavé téma“, zasluhující si být urychleně zveřejněno.

Snaha o ovlivnění proliferačních dějů, které patrně předcházejí či provázejí samotný děj cystogeneze, navazuje na podobné léčebné přístupy testované na experimentálních modelech v uplynulých letech. S podobným zaměřením jako rapamycin byl již v minulosti na zvířecím modelu polycystické choroby ledvin testován inhibitor EGF receptorové tyrosinkinázy (Torres, 2003). Rozvoj cystického postižení byl sice zpomalen, nikoli však rozvoj selhání ledvin. Další antiproliferační látka paclitaxel sice u vrozeného myšího modelu (myš cpk) polycystické choroby ledvin zřetelně snižovala jak rozvoj cystického postižení, tak příznivě ovlivňovala mortalitu zvířat (Woo, 1994), k velkému zklamání však na cystickém modelu krys Han:SPRD vývoj choroby neovlivnila, a navíc zvýšila mortalitu (Martinez, 1997). Z dalších imunosupresivních látek se v minulosti studoval účinek methylprednisolonu, který se příznivě uplatnil na zpomalení rozvoje fibrózy a progrese polycystické choroby ledvin u krys Han:SPRD (Gattone, 1995).

Samotný rapamycin se vyznačuje natolik výraznou antiproliferační aktivitou, že v kardiovaskulární chirurgii jsou implantovány stenty potažené rapamycinem s cílem zabránit restenóze cévního řečiště. Podle výsledků publikované studie se zdá být účinek rapamycinu velmi přesvědčivý – příznivě ovlivnil nejen růst cyst, ale také funkční pokles ledvin a proliferační aktivitu tubulárních/cystických buněk. Na druhé straně lze oprávněně namítnout, že testované skupiny krys byly poměrně malé, byli testováni pouze samci a některé jevy – jako prokazatelný úbytek na váze u krys léčených rapamycinem či úhyn dvou testovaných zvířat – mohou mít větší závažnost, než je patrno z této první studie. Značnou nejistotou bude patrně provázena snaha o průkaz obdobného účinku při léčbě rapamycinem i u dalších experimentálních modelů polycystické choroby ledvin. Teprve po úspěšném absolvování tohoto „kola“ ověřování by patrně bylo možno uvažovat o testování účinku léčby rapamycinem v klinickém experimentu.

Pokud bychom chtěli výše uvedený experiment zasadit do rámce současných snah o nalezení účinné léčby polycystické choroby ledvin, je vhodné uvést, že tyto snahy byly do značné míry podníceny recentními poznatky týkajícími se úlohy a funkce genových produktů při vzniku onemocnění. Důležitým objevem bylo zjištění, že genové produkty – polycystiny – jsou mj. lokalizovány v renálních primárních ciliích, kde mají určitou senzorovou funkci a ovlivňují regulaci intracelulárního Ca2+. Je pravděpodobné, že pro udržení diferencovaného epiteliálního fenotypu (vyznačujícího se kontrolovanou sekrecí tekutin a kontrolovanou proliferační aktivitou buněk) je nutná přesná funkční koordinace mezi cAMP, signálními sekvencemi Ras/ Raf/MEK/ERK a hladinami intracelulárního Ca2+ (regulovanými do určité míry genetickými defekty v rámci polycystické choroby ledvin). Za možné nové terapeutické přístupy, zaměřené na ovlivnění klíčových patogenetických dějů, považuje proto Torres především snahu o zvýšení intracelulárního Ca2+, dále snahu o snížení signálních procesů, jichž se účastní struktury Ras/Raf/MEK/ERK a konečně snahu o snížení cAMP v distálním nefronu a sběrném kanálku (Torres, 2004). Jednou z kandidátních látek by mohl být OPC31260, což je V2 receptorový agonista, snižující ledvinový cAMP. U čtyř zvířecích modelů polycystické choroby ledvin byl růst cyst po podání této látky inhibován. Příslibem pro možné uplatnění tohoto preparátu u lidí je jeho renální selektivita a příznivý bezpečnostní profil.

Je pravděpodobné, že s novým rozvojem poznatků o patogenezi polycystické choroby ledvin, spolu s vývojem nových léčebných látek, bude možno dnes již „klasické“ léčebné přístupy (snaha o kontrolu arteriálního krevního tlaku, blokáda systému renin-angiotensin-aldosteron) doplnit a kombinovat s přístupy zaměřenými na ovlivnění jiných etáží cystogeneze a progrese polycystické choroby ledvin.

Literatura