Ингибиторы протеасом (PIs) без сомнения попадаюь в категорию потенциально привлекательных препаратов из-за их способности (а) ингибировать активацию ядерного фактора (NF) -κB и транскрипционную регуляцию высвобождения провоспалительных цитокинов, и / или (b) вызвать апоптоз активированных иммунных клеток. Обоснование PIs выступать в качестве противовоспалительных агентов при лечении аутоиммунных заболеваний, в том числе ревматоидного артрита (RA), системной красной волчанки (SLE), синдрома Шегрена (SS) и склеродермии, было предметом нескольких последних публикаций и обзоров.
Подтипы протеасом
Система убиквитин-протеасома (UPS) играет центральную роль в поддержании клеточного гомеостаза, контролируя своевременный распад многих ключевых белков, включая те, которые участвуют в регуляции клеточного цикла, активации факторов транскрипции (например, NF-κB) и индукции апоптоза. Протеасома имеет структуру 26S, которая состоит из регулятора 19S и центрального протеолитического ядра 20S. Три β-субъединицы в ядре 20S протеасомы обладают его каталитической активностью: субъединица β5 (PSMB5, химотрипсиноподобная активность), субъединица β1 (PSMB6, активность, подобная каспазе) и субъединица β2 (PSMB7, активность, подобная трипсину). При стимуляции провоспалительными стимулами, например интерфероном (IFN) -γ или TNFα, эти конститутивные субъединицы протеасомы могут быть заменены субъединицами иммунопротеасомы β5i (PSMB8, LMP7), β1i (PSMB9, LMP2) и β2i (PSMB10, MECL1) и для сборки иммунопротеасом вместе с PA28 в качестве регуляторного колпачка.
Иммунопротеасомы в основном обнаруживаются в клетках гематологического происхождения, в которых они несут особые функции, включая: a) облегчение презентации эндогенного антигена через главный комплекс гистосовместимости (MHC) класса I; б) сплайсинг антигенных пептидов и перекрестную презентация экзогенных антигенов через MHC класса I на DC; в) сохранение гомеостаза белков после окислительного стресса, вызванного IFN-γ. Помимо этого, гибридные варианты иммунопротеасом с конститутивными субъединицами также были идентифицированы в ткани сердца мышей, а также в печени, толстой кишке, тонком кишечнике человека, почках, опухолевых клетках и DC ( дендритных клеток). Эти гибридные формы проявляют уникальные свойства процессинга антигена, тем самым расширяя репертуар презентации антигена конкретными клетками. Помимо конститутивных протеасом и иммунопротеасом, в кортикальных эпителиальных клетках тимуса был идентифицирован третий вариант протеасом, названный тимопротеасомами. Их функция, по-видимому, необходима для положительного отбора CD8 + Т-клеток и контроля высвобождения цитокинов.
Протеасомы при воспалительных / аутоиммунных заболеваниях
Видная роль UPS во многих клеточных процессах, включая опосредованную MHC презентацию антигена, регуляцию цитокинов и клеточного цикла и апоптоз, делает протеасомы решающими элементами в развитии и прогрессировании воспалительных и аутоиммунных заболеваний. Учитывая, что цитокины являются регуляторными факторами образования иммунопротеасом, можно предположить, что их повышенные уровни совпадают с хроническим воспалением. Действительно, повышенные уровни иммунопротеасом были связаны с воспалением, а также с развитием и прогрессированием аутоиммунитета. Однако до сих пор остается спорным вопрос, являются ли иммунопротеасомы причиной воспалительных заболеваний или просто отражают последствия чрезмерного синтеза цитокинов или клеточного стресса. В экспериментах на мышах с нокаутом был сделан вывод, что иммунопротеасомы обладают защитной функцией против развития аутоиммунитета. Это подтверждается открытием, что мыши с тройным нокаутом по всем трем иммунопротеасомным субъединицам демонстрируют настолько заметно измененный репертуар антигенных пептидов для представления MHC класса I, что они запускают иммунный ответ на спленоциты мышей. Следует отметить, что мутации в PSMB8 (β5i) были вовлечены в аберрантную сборку и функцию иммунопротеасом, вызывая у человека нарушения, связанные с аутовоспалительным патогенезом. В качестве альтернативной функции Seifert с коллегами предположили, что иммунопротеасомы обладают повышенной внутренней каталитической активностью по сравнению с конститутивными протеасомами и тем самым предотвращают накопление субстратов деградации, которые в противном случае агрегировались бы во время воспаления, однако исследования показали, что конститутивные и иммунопротеасомы связывают и разрушают конъюгаты убиквитина с одинаковой скоростью и что иммунопротеасомы не защищают от экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита, хотя активность иммунопротеасом действительно увеличивает образование пептидов для презентации MHC класса I.
Интересно, что циркулирующие протеасомы были обнаружены в образцах сыворотки пациентов с аутоиммунным миозитом, SLE, первичным SS, RA, и аутоиммунным гепатитом. Эти циркулирующие протеасомы 20S содержат как конститутивные, так и иммунопротеасомные субъединицы и могут служить потенциальными биомаркерами, поскольку каждое заболевание проявляет разные протеасомные паттерны. Более того, повышенные уровни циркулирующих протеасом при аутоиммунных заболеваниях могут фактически действовать как аутоантигены, которые могут вызывать аутоиммунный ответ. Фактически, аутоантитела к протеасомам были обнаружены в сыворотке крови пациентов с RА, SLE, миозитом и рассеянным склерозом. Эти антитела препятствуют взаимодействию между протеасомой 20S и P28 и тем самым блокируют активацию и функциональную способность протеасомы.
Ингибиторы протеасом первого и второго поколения
Важная роль протеасомы в активации NF-κB инициировала исследования по разработке PIs для терапевтических вмешательств при хронических воспалительных заболеваниях и раке. Оригинальные исследования биохимических механизмов деградации белков появились с разработкой MG-132, пептидного альдегида, блокирующего функцию протеасом. Около десяти лет назад бортезомиб (BTZ) - пептид бороновой кислоты, был первым PIs, одобренным для лечения резистентной к терапии множественной миеломы.
Ингибиторы протеасом можно разделить на семь классов: альдегиды, винилсульфоны, виниламиды (сирбактины), боронаты, α ', β'-эпоксикетоны, α-кетоальдегиды (глиоксали) и β-лактоны. Все эти ингибиторы протеасом представляют собой ингибиторы активного центра, взаимодействующие с аминоконцевым сайтом Thr1 каталитических субъединиц протеасомы.Помимо этих типов PIs, также были разработаны неконкурентные PIs, которые связываются со структурными неактивными субъединицами (например, субъединица протеасомы альфа-типа, α-субъединицы) или с регуляторными частицами за пределами каталитического ядра протеасомы.
Влияние ингибирования протеасомной системы на иммунные эффекторные клетки
Доклинические и клинические исследования продемонстрировали, что BTZ вызывает иммуносупрессивные эффекты, либо вмешиваясь в сигнальный путь NF-κB, либо вызывая нарушение развития или истощение определенных типов клеток крови. Хорошо известно, что особенно (злокачественные) плазматические клетки, как профессиональные секретирующие антитела клетки, чрезвычайно чувствительны к PIs. Механически ингибирование протеасом приводит к аберрантной деградации дефектных рибосомных продуктов в эндоплазматическом ретикулуме. Подавляющий стресс эндоплазматического ретикулума, вызванный ингибиторами протеасом , совпадает с индуцированным PIs ингибированием активации NF-κB, подавляя антиапоптотический ответ.Вместе эти двойные эффекты приводят к терминальному ответу развернутого белка и апоптотической гибели клеток в миеломных клетках, а также в нормальных плазматических клетках.
Протеасома играет центральную роль в регуляции функции макрофагов, ингибируя протеасомы с помощью нескольких естественных PIs и показывая, что это подавляет индукцию оксида азота наряду с производством провоспалительных цитокинов. Кроме того, ингибирование протеасомы с помощью лактацистина или MG-132 с широкой специфичностью подавляло активацию NF-κB в макрофагах в сочетании с ингибированием провоспалительных медиаторов TNF-α и IL-8, одновременно увеличивая высвобождение анти- медиатор воспаления IL-10. Более избирательное ингибирование субъединицы иммунопротеасомы PSMB8 (β5i) ингибитором иммунопротеасомы ONX 0914 (ранее обозначенным как PR957) ослабляло прогрессирование экспериментального артрита за счет блокирования продукции IL-23 активированными моноцитами.
Влияние BTZ на остеокластогенез человека полностью не изучено: в одном исследовании сообщается о положительном влиянии на резорбцию кости , а в другом - об усилении резорбции кости при лечении BTZ.
Т - клетки
Решающее значение для функции Т-лимфоцитов имеют взаимодействие с Т-клеточными рецепторами, костимуляция и лигирование отдельных цитокиновых рецепторов, которые способствуют их активации и / или дифференцировке в специализированные подмножества. Растущее количество доказательств указывает на то, что несоответствующая регуляция субпопуляций Th17, которые продуцируют IL-17 и IL-21, играет решающую роль в развитии широкого спектра аутоиммунных заболеваний, включая RA и SLE. Клетки Th17 в своем развитии тесно связаны с Treg, нарушение функции которых было выдвинуто как причина нарушения толерантности при некоторых аутоиммунных заболеваниях человека, включая RA, псориаз и гранулематоз с полиангиитом. Действительно, превращение иммуносупрессивных Treg в провоспалительные клетки Th17 под влиянием IL-6, IL-23 и трансформирующего фактора роста β может играть важную роль в генерации и / или обострении аутоиммунитета.
Важность каталитической активности протеасом в активации Т-клеток была подчеркнута, поскольку ингибиторы протеасом были тщательно исследованы на предмет их возможных иммуносупрессивных свойств при лечении дерегулированных и нежелательных Т-клеточных иммунных ответов, в том числе тех, которые способствуют патогенезу аутоиммунных реакций. Прямые эффекты конститутивного и иммунопротеасомного ингибирования BTZ, эпоксомицином и лактацистином на Т-клетки включают индукцию апоптоза в активированных и пролиферирующих клетках, а также подавление активации, пролиферации, выживания и важных иммунных функций Th-клеток.
В - лимфоциты
В зависимости от фазы своего развития В-клетки участвуют в презентации антигена Т-клеткам, регуляции иммунных ответов посредством продукции цитокинов или выработки антител. За последнее десятилетие агенты, истощающие В-клетки, такие как антитело, нацеленное на CD20 - ритуксимаб, подчеркнули важную роль В-клеток в патогенезе различных аутоиммунных заболеваний, включая ревматоидного артрита и системной красной волчанки. В зависимости от фазы своего развития В-клетки участвуют в презентации антигена Т-клеткам, регуляции иммунных ответов посредством продукции цитокинов или выработки антител. UPS критически участвует в развитии и функционировании B-клеток, например, посредством регуляции экспрессии CD20, экспрессии B-клеточного рецептора и презентации B-клеточного антигена. Исследователи сообщали о серии изменений, происходящих во время дифференцировки В-клеток в плазматические клетки, начиная с расширения метаболической емкости и секреторного аппарата, чтобы приспособиться к массивной продукции IgM плазматическими клетками.Первоначально предполагалось, что повышенный обмен белков в этих клетках будет сопровождаться повышенной активностью протеасом и что эта особенность сделает их особенно восприимчивыми к ингибированию протеасом и накоплению полиубиквитинированных белков, вызывая апоптотический ответ. Более поздние исследования показали, что эта повышенная восприимчивость к ингибированию протеасом не обязательно связана с повышением уровня и активности протеасом, а скорее со стабилизацией проапоптотических белков, приводящей к гибели клеток.
Заключение
За исключением злокачественных заболеваний и в условиях реакции «трансплантат против хозяина», клиническое применение BTZ или других ингибиторов проеасом следующего поколения для лечения аутоиммунных заболеваний все еще находится на ранней стадии. В настоящее время зарегистрировано только три клинических испытания BTZ при аутоиммунных заболеваниях, включая рефрактерную болезнь холодовых агглютининов, IgA-нефропатию и пролиферативный волчаночный нефрит. В ранних клинических исследованиях лечения множественной миеломы методом BTZ периферическая невропатия была выявлена как один из нежелательных побочных эффектов, хотя были задокументированы и другие - например, панцитопения, застойная сердечная недостаточность, отек легких, желудочно-кишечное кровотечение, диссеминированный опоясывающий лишай, сепсис и почечная недостаточность. Периферическая нейропатия, по-видимому, связана с непротеасомным ингибированием BTZ HtrA2 / Omi, протеазы выживания нейронов.
Добавить комментарий