Легочная артериальная гипертензия (ЛАГ) характеризуется сложной патофизиологией и множеством механизмов (генетических, эпигенетических и экологических), которые в совокупности приводят к легочной вазоконстрикции и ремоделированию сосудов [2] (рис. 1).

Генетические факторы

Варианты рецептора костного морфогенетического белка 2 (BMPR2), члена суперсемейства трансформирующего фактора роста-β (TGFβ), присутствуют у 70–80 % лиц с наследственной формой ЛАГ и у 10–20 % пациентов с идиопатической ЛАГ [9]. Утрата BMPR2 способствует эндотелиальной дисфункции [10,11], эндотелиально-мезенхимальному переходу [12] и гиперпролиферации гладкомышечных клеток легочных артерий [13]. Варианты корецепторов BMPR2 активин-рецептор-подобной киназы 1 (ALK1; также известной как рецептор серин/треониновой протеинкиназы R3) и эндоглина были связаны с развитием ЛАГ и с наследственной геморрагической телеангиэктазией, которая может совметстно наследоваться с ЛАГ [14–16]. С развитием ЛАГ связывают также: вариант лиганда BMPR2 BMP9 (который действует как фактор покоя сосудов), эффекторный белок SMAD8 (кодируется SMAD9 и участвует в регуляции микроРНК), кавеолин 1 (пространственно расположен совместно с BMPR) и белок KCNK3 подсемейства калиевых каналов K (влияет на тонус сосудов) [9,17].

Эпигенетические факторы

Оказалось, что усиление экспрессии ДНК-метилтрансферазы (DNMT; включая DNMT1 и DNMT3b) связано с развитием ЛАГ вследствие снижения экспрессии вазопротекторных генов, таких как ген, кодирующий супероксиддисмутазу 2 (ссылка 18).

Гиперметилирование промотора BMPR2 для подавления экспрессии этого генатакже отмечалось среди пациентов с ЛАГ [19]. Интересно, что варианты генов DNMT3 и TET2, которые кодируют белки, метилирующие и деметилирующие ДНК соответственно, также связаны с развитием ЛАГ [20,21]. Механизмы, лежащие в основе того, как варианты в DNMT могут вызывать ЛАГ, не ясны, однако в качестве потенциального пути было предложено усиление воспаления (как это наблюдается в случае с вариантами TET2) [22].

Гистондеацетилазы (HDAC) регулируют ацетилирование и активность цитоплазматических белков, подавляют транскрипцию, вызывая уплотнение хроматина, и связаны с пролиферативными и воспалительными процессами, которые, в свою очередь, связаны с ремоделированием сосудов [23]. Было показано, что ферменты HDAC1, HDAC5 и HDAC6 активируются в легких у пациентов с ЛАГ [24,25]. ЛАГ также связана со сниженной экспрессией сиртуина 3, митохондриальной НАД-зависимой деацетилазы [26] и с повышенной экспрессией белка BRD4 (содержит домен с бромом). Последний является считывателем ацетильных фрагментов, который способствует экспрессии онкогенных и провоспалительных факторов [27].

МикроРНК также участвуют в патогенезе ЛАГ [28]. Например, было обнаружено, что у пациентов с ЛАГ и у крыс в экспериментальной модели ЛАГ экспрессия miR-138-5р усилена, а ингибирование последней у крыс восстанавливает экспрессию KCNK3, улучшает легочную гемодинамику и снижает ремоделирование легочных сосудов [29].

Подробнее о разнообразии сосудов в организме

Факторы окружающей среды

Фармакологические триггеры. Развитие ЛАГ может быть спровоцировано определенными препаратами или токсинами. Оказалось, что определенные препараты для подавления аппетита (например, производные фенфлурамина), токсичное рапсовое масло, метамфетамин, α-интерфероны и β-интерфероны, а также некоторые ингибиторы тирозинкиназы (дазатиниб) связаны с развитием легочной гипертензии [5]. Связь между употреблением метамфетамина и ЛАГ вызывает особую озабоченность, принимая во внимание 2 миллиона человек, употребляющих метамфетамин в США (данные на 2019 год; ссылка 30), а также рост показателей его употребления в Европе и Азии [31]. Метамфетамин фармакологически сходен с фенфлурамином — веществом, высвобождающим серотонин [32,33]. Метамфетамин стимулирует высвобождение норадреналина и серотонина [34], оба из которых способствуют пролиферации и сокращению клеток гладких мышц [35–38]. Связи между дазатинибом и ЛАГ также следует уделить внимание и, по-видимому, она парадоксальна, учитывая, что другие ингибиторы тирозинкиназы, такие как иматиниб, исследуются в качестве потенциальных методов лечения ЛАГ. Такое различие в их эффектах может быть связано с более широким спектром киназ, на которые влияет дазатиниб, по сравнению с иматинибом [39].

Инфекции и воспаление. Инфекция вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) и шистосомоз связаны с развитием ЛАГ [40,41]. Хотя ВИЧ не поражает клетки сосудов легких или эндотелиоциты [42,43], экспрессия ВИЧ-ассоциированных белков, таких как гликопротеин оболочки gp120 и Tat (которые стимулируют высвобождение эндотелина 1 и активных форм кислорода, соответственно [44,45]), может способствовать эндотелиальной дисфункции. ВИЧ запускает воспалительные пути, которые часто вовлечены в процесс развития ЛАГ [помимо ВИЧ таким триггером могут выступать и иные ВИЧ-ассоциированные инфекционные агенты] [40]. Шистосомоз — острая или хроническая паразитарная инфекция, вызываемая ленточными червями, является одной из наиболее распространенных причин ЛАГ в тропических регионах, однако основные механизмы развития ЛАГ в контексте этой инфекции неизвестны. Считается, что яйца шистосом, отложенные в тканях легких, стимулируют иммунный ответ, который способствует воспалению и ремоделированию легочных сосудов [41]. Следует отметить, что воспаление является общей чертой легочной гипертензии [46]. Известно, что воспалительные заболевания соединительной ткани, такие как системный склероз, связаны с ЛАГ (хотя и в разной степени [47]). Согласно данным исследований, изменение гемодинамики вызывает дисфункцию эндотелия легких [48], что приводит к адгезии и инфильтрации иммунных клеток [48,49] и выделению таких медиаторов воспаления, как фактор некроза опухоли и ИЛ-6 (ссылка 50). Предполагается, что возникающее периваскулярное воспаление запускает порочный круг ремоделирования сосудов и прогрессирования легочной гипертензии [46,51].

Различия, связанные с полом. У женщин склонность к развитию ЛАГ выше, чем у мужчин, но у женщин с ЛАГ исходы заболевания более благоприятны, чем у мужчин [52]. Физиологические механизмы, лежащие в основе этого т.н. «парадокса эстрогена», сложны и не до конца изучены, однако согласно исследованиям последних 15 лет предполагается участие множества специфических для пола гормонов, рецепторов и метаболитов [53–59], характеризующихся возможными зависящими от времени и [клеточного] компартмента эффектами [52]. Интересно, что дегидроэпиандростерон-сульфат (ДГЭА), предшественник синтеза эстрогена и тестостерона, по-видимому, выполняет протекторную роль, учитывая, что концентрация ДГЭА в кровотоке у пациентов с ЛАГ ниже, чем в группе контроля [54,55,60], и обратно пропорциональна тяжести ЛАГ [54,60].

Дефицит железа. Дефицит железа, один из самых распространенных дефицитов питательных веществ в мире [61], связан с плохими клиническими исходами у пациентов с ЛАГ [62–65]. Согласно текущим рекомендациям по лечению ЛАГ, у пациентов с железодефицитной анемией рекомендуется коррекция уровня железа, а восполнение его запасов может рассматриваться в качестве терапевтического вмешательства при дефиците железа, но при отсутствии клинически выраженной анемии [5].

Механические факторы

Напряжение сдвига на стенку сосуда может влиять на внутриклеточные обменные процессы, структуру цитоскелета и сосудистый тонус [66]. По сравнению с контрольной группой, снижение напряжения сдвига наблюдалось в легочном стволе пациентов с ЛАГ (среднее давление в легочной артерии <25 мм рт. ст.) [67] и связано с нарушением баланса выработки вазоактивных факторов эндотелиоцитами [68], ремоделированием внеклеточного матрикса [69,70], воспалением [69] и пролиферацией и миграцией гладкомышечных клеток [71]. Повышение давления в легочной артерии может усиливать циклическое растяжение [66], которое, как было показано, способствует пролиферации эндотелиальных и гладкомышечных клеток легочных артерий [72], стимулирует ремоделирование внеклеточного матрикса [73] и увеличивает жесткость эндотелиоцитов [74,75]. Повышение давления в легочной артерии также может механически разрушать мембраны капилляров, что приводит к повышению проницаемости и ремоделированию [66].

Молекулярные и клеточные изменения в легких

Эндотелиальная дисфункция приводит к повышенному высвобождению эндотелина 1 и притупляет высвобождение оксида азота и простациклина. Эти молекулярные механизмы влияют на вазоконстрикцию и пролиферацию клеток и являются мишенью для общепринятых методов лечения ЛАГ [5,76]. Эндотелин 1 способствует деполяризации гладкомышечных клеток и вазоконстрикции, ингибируя ток через калиевые каналы, усиливая экспрессию кальциевых каналов и транзиторный рецепторный потенциал канонических каналов через путь фосфолипазы C–протеинкиназы C [77–79]. Механизм, связанный с оксидом азота, способствует релаксации стенки сосуда, активируя токи через калиевые каналы и ингибируя вход кальция, зависимый от депо [кальция], посредством протеинкиназы G [80–83]. Простациклиновый механизм активирует токи калиевых каналов посредством протеинкиназы A [84].

В эндотелиоцитах у пациентов с ЛАГ также обнаружены: повышенная экспрессия молекул адгезии (например, E-селектина, молекулы межклеточной адгезии 1 и адгезии сосудистых клеток 1) [85], привлечение воспалительных клеток [85], повышенный оксидативный стресс [86], снижение антикоагулянтных характеристик крови [87], пропролиферативный и антиапоптотический фенотип [88]. Эти изменения способствуют сосудистому ремоделированию [76], которое характеризуется прогрессирующим увеличением количества гладкомышечных клеток легочных артерий и адвентициальных фибробластов, у которых ярко выраженный провоспалительный фенотип [89].

В легких пациентов с ЛАГ также наблюдаются повышенная экспрессия факторов роста эндотелия сосудов [90] и тромбоцитов (PDGF) [91,92], а также изменение уровней воспалительных медиаторов (повышение IL-6 (ссылка 93) и рецептора IL-1 типа 1 (ссылка 94) и снижение экспрессии рецептора, активируемого пролифераторами пероксисом-γ [95]). В клетках сосудов легких у пациентов с ЛАГ также наблюдается изменение активности факторов транскрипции (включая ядерный фактор активированных Т-клеток и ядерный фактор-κB) [2], нарушение регуляции механизмов реакции на повреждение ДНК (например, усиленная экспрессия и активация белка репарации ДНК поли(АДФ-рибозо-) полимеразы 1) [88] и сдвиг в сторону гликолитического метаболизма (эффект Варбурга) и окисления жирных кислот, аналогично раковым клеткам, что приводит к снижению чувствительности к медиаторам гибели клеток [88].

Постер Клеточная организация и биология дыхательной системы

Молекулярные механизмы дисфункции ПЖ

Пациенты-носители варианта гена BMPR2 характеризуются более выраженной скомпрометированной функцией ПЖ, чем пациенты с ЛАГ без этого гена, но с аналогичной постнагрузкой. Это предполагает существование генетического фактора в развитии недостаточности ПЖ [96,97]. Эпигенетические изменения также могут быть вовлечены в переход от компенсированной гипертрофии ПЖ к декомпенсированной недостаточности ПЖ. Есть данные об усиленной экспрессии DNMT3A и DNMT3B при декомпенсированной гипертрофии ПЖ, по сравнению с компенсированной; эта апрегуляция приводит к гиперметилированию промотора miR-126 и, следовательно, к снижению экспрессии miR-126. Это нашло выражение в уменьшении ангиогенеза и плотности сети коронарных сосудов в правом желудочке [98]. Ингибирование индуцируемого гипоксией фактора 1α также может способствовать снижению ангиогенеза при декомпенсированной недостаточности ПЖ [99].

На функцию ПЖ могут влиять половые гормоны. Гормональная заместительная терапия в постменопаузе, уровень ДГЭА в плазме и однонуклеотидные полиморфизмы генов, меняющие активность эстрогена — все это оказалось связано со структурным ремоделированием или функцией ПЖ [54,58,59]. На примерах животных моделей легочной гипертензии было показано, что эстроген, по-видимому, защищает от дисфункции ПЖ [100–103], однако неизвестно, направлены ли эти протекторные механизмы прямо на клетки или же они косвенно снижают постнагрузку в малом круге [104].

Дисфункция ПЖ в условиях легочной гипертензии также может быть обусловлена ​​изменениями в цитоскелете. Исследование с использованием модели легочной гипертензии у крыс показало аномальную архитектуру Т-трубочек и сниженную экспрессию юнктофилина 2 в кардиомиоцитах ПЖ [105]. У пациентов с ЛАГ была обнаружена повышенная диастолическая жесткость ПЖ, что было связано с саркомерной жесткостью и сниженным фосфорилированием титина в кардиомиоцитах ПЖ [106]. Кроме того, повышенная пассивная жесткость кардиомиоцитов ПЖ наблюдалась как у пациентов с идиопатической ЛАГ, так и у пациентов с ЛАГ при системном склерозе, по сравнению с лицами без ЛАГ. Однако максимальная сила сокращения, активированная ионами кальция, у пациентов с идиопатической ЛАГ превышала таковую у пациентов с ЛАГ при системном склерозе. В этой же группе наблюдались и худшие клинические исходы [107]. Максимальная сила [сокращения], активированная кальцием, напрямую коррелировала с сократимостью ПЖ и сократительным резервом.

Роль воспаления в патогенезе дисфункции ПЖ, наблюдаемой при легочной гипертензии, пока недостаточно изучена [108]. На примере животных моделей перегрузки ПЖ давлением было показано усиление экспрессии воспалительных медиаторов, таких как различные хемокины (например, цитокины CCL2, CCL3, CCL4, CCL6, CXCL1, CXCL2, CXCL3, CXCL9, CXCL10 и CXCL16), C-C-рецептор хемокина 1, рецептор хемокинов CXCR4, IL-1β, IL-6 и фактор некроза опухоли [109]. Дисфункция ПЖ у пациентов с ЛАГ также связана с воспалительными процессами [109]. Например, высокий уровень IL-6, CXCL10, CXCL12 и CXCL16 в крови был связан с дисфункцией ПЖ у пациентов с ЛАГ [110,111]. Кроме того, у пациентов с ЛАГ и декомпенсацией ПЖ наблюдалось увеличение количества макрофагов CD68+ в ткани ПЖ, по сравнению с контрольной группой (в нее входили пациенты с кардиомиопатиями, отличными от ЛАГ [112]). Предполагается, что хроническое воспаление в условиях дисфункции ПЖ из-за перегрузки давлением способствует его фиброзу, способствуя пролиферации и активации фибробластов в тканях сердца и увеличивая отложение коллагена [113].

Наконец, у пациентов с ЛАГ наблюдается изменение метаболических процессов в правом желудочке. Недостаточность ПЖ характеризуется усилением гликолиза [114,115] и снижением окисления жирных кислот [116–118]. Сдвиг в сторону гликолиза опосредован киназой пируватдегидрогеназы и связан со снижением сократимости ПЖ и удлинением продолжительности монофазного потенциала действия ПЖ и интервала QT(c) из-за снижения экспрессии реполяризующих потенциалзависимых калиевых каналов [115]. Сопутствующее снижение интенсивности окисления жирных кислот заключается в снижении экспрессии ферментов путей метаболизма липидов (белка ARV1, синтетазы липоевой кислоты, трансамидазы фосфоглицеридного якоря и пальмитоил-протеинтиоэстеразы 1) и может привести к накоплению токсичных липидов [116,117,119]. Так, у пациентов с ЛАГ было повышено в тканях ПЖ содержание церамида (липотоксичный и проапоптотический метаболит триглицеридов) по сравнению с контрольной группой [116].

Более подробно о диагностике и лечении смотрите по ссылке в Оригинале ↑

После установления диагноза эпилепсии и назначения симптоматического лечения в виде противосудорожных препаратов (ПСП) треть пациентов не реагируют на него, несмотря на то, что существует более 30 лицензированных ПСП. Молекулярные механизмы фармакорезистентной эпилепсии (ФРЭ) все еще недостаточно изучены. За последние 10 лет случился прорыв в понимании генетических аспектов эпилепсии и в разработке новой таргетной терапии. Целая индустрия крупных доклинических и клинических испытаний находится в поиске новых лекарственных молекул с применением принципов прецизионной медицины. Мы вступаем в новую эпоху лечения эпилепсии, переходя от симптоматического купирования приступов к синдроматическому лечению и профилактике. Благодаря разработке и тестированию нескольких потенциально эффективных антиэпилептогенных методов лечения на животных моделях и идентификации биомаркеров для расширения целевой популяции пациентов очень вовремя у исследователей появилась возможность осуществить клинические испытания по профилактированию эпилепсии после острых инсультов. Кроме того, наблюдается взрывной рост числа проектов, основанных на механизмах, которые направлены на лечение редких и генетически обусловленных форм эпилепсий.

Ниже будет представлена информация об основных механизмах одобренных препаратов и новых соединяниях, находящихся на различных стадиях клиничсеких испытаний. Мы сделали акцент на 2-3 фазе, так как там наиболее высока вероятность успеха и выхода на рынок. Полный список представлен в конце материала.

Некоторые новые методы лечения эпилепсии, находящиеся в разработке (2-3 фазы клиничсеких испытаний). Полная версия таблицы ниже ↓

Полная версия таблицы (скачать PDF)