Nová chimérická molekula ACE2 Fc poskytuje dlouhodobou kontrolu hypertenze a ochranu orgánů u myších modelů systémové aktivace systému renin-angiotenzin

Stáhnout článek: PDF
Komentář ke článku

Liu P, Wysocki J, Souma T, et al.

Novel ACE2‑Fc chimeric fusion provides long‑lasting hypertension control and organ protection in mouse models of systemic renin angiotensin system activation.
Kidney Int 2018;94:114–125.

Autoři se zaměřili na molekulu angiotenzinu 1‑7, u které byly prokázány částečně antagonizující účinky angiotenzinu II (ANGII). Angiotenzin 1‑7 (ANG1‑7) vzniká z ANGII pomocí angiotenzin konvertujícího enzymu typu 2 (ACE2). Působí na receptor Mas, jehož aktivace má účinky částečně opačné k účinkům ANGII. Je k dispozici rekombinantní ACE2, ale má extrémně krátký poločas, nehodí se tedy jako léčivo a je obtížné ho používat v experimentech in vivo.

Autoři proto vyvinuli chimérickou molekulu ACE2 spojenou s Fc fragmentem lidského imunoglobulinu (ACE2‑Fc). Tato molekula využívá interakce mezi Fc fragmentem a neonatálním Fc receptorem (FcRn), který se nachází na endotelových a krevních buňkách. Nepodléhá potom obvyklému katabolismu jako ACE2 a je opakovaně recyklována v oběhu. Stejným způsobem již byly zkonstruovány chiméry pro koagulační faktory VIII a IX, které jsou schváleny pro léčbu hemofilií. Na základě znalostí o nich se dá předpokládat, že podobné molekuly budou mít poločas jeden až dva týdny.

Aktivita přeměny ANGII na ANG1‑7 byla měřena pomocí koncentrace koncového c‑terminálního rezidua ANG II. Čtyři hodiny po intravenózním podání dosahovala tato koncentrace přibližně 0,277 U/ml po aplikaci vehikula, 2,85 U/ml po podání rACE2 a 34,21 U/ml po podání rACE2‑Fc. Jiným způsobem byla měřena aktivita po intraperitoneálním podání, které je u myších modelů standardem, a bylo zjištěno, že poločas eliminace je u rACE2 1,8 hodiny a u rACE2‑Fc 174,2 hodiny. Maximální koncentrace rACE2‑Fc dosahuje 3,5násobku rACE při intravenózním podání a dvojnásobku při intraperitoneálním podání.

Zmíněná molekula byla testována na několika myších modelech založených na zvýšené aktivitě ANGII. V prvním pokusu byly myši předléčeny placebem, rACE2 nebo rACE2‑Fc 4 hodiny, 3 dny, 7 dní nebo 14 dní před podáním bolusu angiotenzinu II. Po bolusu ANGII se systolický tlak zvýšil na 162 mm Hg z původních 98 mm Hg, ale po rACE2‑Fc jen na 123 mm Hg a tento vliv přetrvával i po předléčení 3 a 7 dní předem. Po 14 dnech už nebyl patrný; rACE2 už po 4 hodinách vykazoval jen minimální účinek (TK 153 mm Hg).

Dalším modelem byly myši transgenní pro reninový gen (RenTgMK). Tyto myši produkují v játrech velké množství reninu. Postupně se u nich rozvíjí hypertenze, albuminurie a fibróza orgánů. V cirkulaci mají 2,5krát vyšší koncentraci angiotenzinu II než netransgenní myši. Šestitýdenní jedinci byli léčeni buď podáváním rACE2‑Fc, nebo aplikací vehikula jedenkrát týdně po dobu šesti týdnů. U transgenního i netransgenního kmene vedlo podání rACE2‑Fc k výraznému poklesu plazmatické koncentrace ANGII. U kontrolních normotenzních zvířat se krevní tlak a albuminurie nezměnily ani přes výrazný pokles koncentrace ANGII v plazmě. Krevní tlak i albuminurie zůstaly u léčených myší v normě. Histologické vyšetření srdce a ledvin prokázalo po podání rACE‑Fc menší fibrózu obou orgánů oproti neléčeným transgenním myším, které se po léčbě nelišily od normotenzních kontrol.

Třetím modelem byla hypertenze u myší s implantovanou osmotickou minipumpou, jež po čtyři týdny dávkovala angiotenzin II. Tento postup vedl k 14násobnému vzestupu koncentrací ANGII. Myši ve věku 10 týdnů dostaly minipumpu a poté čtyři injekce rACE2‑Fc nebo vehikula s odstupem jednoho týdne. U neléčených myší se vyvinula srdeční hypertrofie vyjádřená jako tloušťka septa echokardiograficky nebo jako poměr hmotnosti srdce k tělesné hmotnosti zvířete. Histologicky byla opět prokázána významná fibróza a zvětšený průměr kardiomyocytů. Podání rACE2‑Fc normalizovalo všechny z výše uvedených parametrů na hodnoty, které se nelišily od normotenzních kontrol.

Jako poslední parametr, jenž by mohl ovlivňovat účinnost podávání rACE2‑Fc, byl zkoumán vznik protilátek proti této molekule. Po šesti podáních s týdenním odstupem se skutečně vytvořily protilátky u normotenzních i hypertenzních zvířat, kterým byl podán rACE2‑Fc. Po dalším podání téže látky se však její kinetika a aktivita nelišila, tyto protilátky tedy nejsou neutralizační. Žádná neutralizační aktivita protilátek nebyla prokázána ani in vitro.

Komentář

Komentovaná práce je přínosná v několika hlavních aspektech. Prvním je léčebné využití angiotenzin konvertujícího enzymu 2. Angiotenzin konvertující enzym 2 štěpí angiotenzin II a snižuje tak jeho dostupnost. Výsledná molekula tohoto procesu je ANG1‑7, který má vlastní receptor, jehož aktivace způsobuje vazodilataci a zvyšuje natriurézu. Oba mechanismy vedou ke snížení tlaku a ke zmírnění hypertenzního orgánového poškození. Na rozdíl od ACE, kde je k léčebnému účinku potřebná jeho inhibice, hodnotu ACE2 je nutno zvyšovat. Induktory ACE2 nejsou k dispozici, jedinou možností je tedy zatím ACE2 do organismu dodávat. Rekombinantní molekula je již dostupná, ale má velmi krátký poločas, její použití k léčbě je tedy obtížné.

Druhým zcela novým aspektem je proto využití chimérické molekuly ACE2 s Fc fragmentem imunoglobulinu G. Jak je i zmíněno v diskusi, takový postup už je schválen k léčbě hemofilií, kde je výhodou méně časté podávání infuzí, protože tyto chimérické faktory jsou stabilnější. Komentovaná práce ukázala, že i rACE‑Fc má účinek trvající až sedm dní, a podávání je tak možné jedenkrát týdně. Pro terapii hypertenze je však intravenózní chronická léčba přece jen stále složitější než perorální podávání léků. Pro pacienty s rezistentní hypertenzí by ale mohla být řešením, které na rozdíl od například denervací renálních tepen je reverzibilní a nevyžaduje složité instrumentárium jako karotická stimulace.

Zkoumání role ACE2 a angiotenzinu 1‑7 u hypertenze už samo o sobě novinkou není. V experimentech se zkoumá jeho vliv na systémovou1 i plicní2 hypertenzi. Dále byl studován u diabetických komplikací3 a malignit,4 určitou roli hraje i v imunologii5 apod. U lidí byly prokázány asociace genetických polymorfismů nebo koncentrací ACE2 s různými kardiovaskulárními onemocněními.

Skupina z Louisiana State University vytvořila ACE navázaný na netoxickou podjednotku choleratoxinu a uzavřený do rostlinné buňky, čímž překonala degradaci ve střevě a umožnila vstřebání po perorálním podání.6 V experimentu byl tento postup účinný. Perorální přípravky ACE2 však nebyly zatím podle dostupných informací dále testovány. Pokud jde o parenterální přípravky, společnost GlaxoSmithKline zahájila v únoru 2018 studii NCT03177603 s rekombinantním humánním ACE2 u pacientů s plicní hypertenzí.7 Jde zatím o fázi I klinického hodnocení a není řešeno, jak by se lék podával dlouhodobě. Je ovšem pravda, že existují možnosti kontinuálního podávání pomocí nějakého vhodného zařízení, podobného například inzulinové pumpě.

Molekula rACE2‑Fc je v tomto směru nadějnější. Fc fragment je z humánního imunoglobulinu, podávání lidem by tedy neměla bránit imunologická bariéra. Aplikace jedenkrát týdně by byla jistě jednodušší, i když intravenózní injekce je stále nutná. V této chvíli je však ještě velké množství neznámých:

  • Molekula byla testována pouze u hypertenze závislé na angiotenzinu II, a nikoliv na jiných modelech.
  • Není jasné, zda je efekt dán snížením dostupnosti ANGII, nebo zvýšením koncentrace ANG1‑7. U normotenzních zvířat nepochybně nastávají obě situace, ale nebyl zaznamenán žádný účinek na krevní tlak.
  • Není jasné, jaké by bylo dávkování u lidí.
  • Zatím nemáme ani představu, jaké by mohly být krátkodobé nebo dlouhodobé nežádoucí účinky (kromě případné hypotenze). Vzhledem k pleiomorfním účinkům (od metabolismu přes ovlivnění imunity po angiogenezi) se dají očekávat jak překvapení příjemná, například nižší incidence nádorů, tak nepříjemná.
  • Molekula nepochybně podněcuje tvorbu protilátek, i když nebylo prokázáno, že by tím byla ovlivněna účinnost. U lidí tomu však může být jinak. Jde o jiný živočišný druh a léčba hypertenze by trvala určitě déle než šest týdnů, jak tomu bylo v komentované práci.

Zkušenosti s podáváním ACE2 u pacientů trpících plicní hypertenzí a použití podobných chimérických molekul v jiných indikacích snad co nejrychleji ukážou, zda rACE2‑Fc je případně vhodnou cestou k nové třídě antihypertenziv.

Literatura

  1. Mendoza A, Lazartigues E. The compensatory renin‑angiotensin system in the central regulation of arterial pressure: new avenues and new challenges. Ther Adv Cardiovasc Dis 2015;9:201–208.
  2. Shenoy V, Qi Y, Katovich MJ, Raizada MK. ACE2, a promising ther­apeu­tic target for pulmonary hypertension. Curr Opin Pharmacol 2011;11:150–155.
  3. Ola MS, Alhomida AS, Ferrario CM, Ahmad S. Role of Tissue Renin‑angiotensin System and the Chymase/angiotensin‑(1‑12) Axis in the Pathogenesis of Diabetic Retinopathy. Curr Med Chem 2017;24:3104–3114.
  4. Xu J, Fan J, Wu F, et al. The ACE2/Angiotensin‑(1‑7)/Mas Receptor Axis: Pleiotropic Roles in Cancer. Front Physiol 2017;8:276.
  5. Crowley SD, Rudemiller NP. Immunologic Effects of the Renin‑Angiotensin System. J Am Soc Nephrol 2017;28:1350–1361.
  6. Shenoy V, Kwon KC, Rathinasabapathy A, et al. Oral delivery of Angiotensin‑converting enzyme 2 and Angiotensin‑(1‑7) bioencapsulated in plant cells attenuates pulmonary hypertension. Hypertension 2014;64:1248–1259.
  7. A Dose‑escalation Study in Subjects With Pulmonary Arterial Hypertension (PAH) – Full Text View – ClinicalTrials.gov. Home – ClinicalTrials.gov [online]. Dostupné z: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03177603?term=Glaxo&cond=hypertension&rank=3