Chest. 2003;124:1526-1532.

Ингибирование производства цитокинов альвеолярными макрофагами при легочном саркоидозе пентоксифиллином. Сравнение с дексаметазоном.

Zhaohui Tong, MD; Huaping Dai, MD; Baomin Chen; Ziad Abdoh, MD; Josune Guzman, MD and Ulrich Costabel, MD, FCCP
From the Department of Pneumology and Allergy (Drs. Tong, Dai, Chen, Costabel, and Abdoh), Ruhrlandklinik, Medical Faculty, University of Essen, Essen, Germany; and General and Experimental Pathology (Dr. Guzman), Ruhr University, Bochum, Germany.

Реферат

Цель исследования: пентоксифиллин (POF) подавляет производство цитокинов стимулированных липополисахаридом (LPS) альвеолярными макрофагами/моноцитами (AMs). Саркоидоз - гранулематозная болезнь, управляемая фактором некроза опухоли альфа (TNF-alpha) и другими провоспалительными цитокинами. В этом исследовании мы стремились исследовать влияние POF на производство TNF-alpha, IL-1beta, IL-6, IL-8, IL-10 и растворимые рецепторы TNF (sTNFRs) тип 1 и 2 при саркоидозе, и также сравнили POF с действием дексаметазона (DEX). Методы: AMs 14 пациентов с саркоидозом были культивированы в течение 24 отдельно или с LPS (100 ng/mL) и с POF при концентрациях 0.01, 0.1 и 1 mmol/L, или с 0.1 mmol/L DEX. Цитокины в супернатанте культуры клеток были проанализированы с помощью ELISA. Результаты: POF вызвал дозозависимое подавление спонтанного производства TNF-alpha AMs при саркоидозе (p < 0.001), POF не влиял на спонтанное производство других цитокинов при всех проверенных концентрациях, но была найдена тенденция ингибирования производства IL-10 (p = 0.092). DEX ингибировал спонтанное производство TNF-alpha (p < 0.001), sTNFR2 (p < 0.05), IL-1beta (P < 0.05) и IL-10 (p < 0.01). POF также подавил стимулированное LPS производство этих цитокинов, кроме sTNFR1. Подобно POF, DEX ингибировал стимулированное LPS производство этих цитокинов, кроме sTNFR1 и IL-1beta. Заключение: по сравнению с DEX, POF может улучшать терапевтические режимы лечения саркоидоза, позволяя снижать дозировку или заменяя кортикостероиды. Однако, точная клиническая ценность POF при лечении саркоидоза и других болезней легкого должна быть определена в дальнейших клинических исследованиях.

Введение

Пентоксифиллин (POF) - метилксантин, который первоначально использовался при лечении болезней периферических сосудов (1). Однако, вскоре стало очевидным, что этот препарат влияет на на иммунные клетки и иммунные процессы, ингибируя производство цитокинов макрофагами/моноцитами. Среди иммунологических эффектов POF, наибольшую важность имеет ингибирование производства фактора некроза опухоли (2-6). POF также подавляет производство других цитокинов мононуклеарными клетками периферической крови (PBMCs) (4, 6-9). В отличие от хорошо изученной анти-TNF-alpha активности POF, его роль в ингибировании производства других цитокинов все еще остается неясной, с различными эффектами, наблюдаемыми в зависимости от условий проведения экспериментов (4-8).

Саркоидоз - мультиорганная болезнь неизвестной причины, которая характеризуется формированием в вовлеченных органах T-клеточных мононуклеарных инфильтратов, формированием гранулем и искажением нормальной микроархитектуры (10). В ходе саркоидного альвеолита, производится большое количество цитокинов, растворимых рецепторов цитокинов и растворимых молекул адгезии, которые способны привлекать и активировать иммунные клетки. Индуцирование гранулемы производится альвеолярными макрофагами (AMs), T-клетками и эпителиальными клетками. AMs ведут себя как универсальные секреторные клетки, которые производят разнообразные цитокины, включая TNF-alpha, IL-1, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-15, гранулоцитомакрофагальный колониестимулирующий фактор и трансформирующий фактор роста бета (11-17).

Пока не имеется никаких данных относительно влияния POF на производство этих цитокинов при саркоидозе, за исключением нашего предыдущего сообщения, которое показало, что POF ингибирует спонтанное производство TNF-alpha AMs при саркоидозе (3). В этом исследовании, мы изучали влияние POF на растворимые рецепторы TNF (sTNFRs) тип 1 и 2, на производство других цитокинов, IL-1beta, IL-6, IL-8 и IL-10, и сравнили POF с дексаметазоном (DEX), который входит в группу мощных глюкокортикоидов, обладающих иммуносупрессивным и противовоспалительным действием.

Пациенты

Были исследованы 14 пациентов с активным легочным саркоидозом (6 женщин и 8 мужчин; возраст от 32 до 58 лет; все некурящие). Диагноз был установлен на основании совместимых клинических и рентгенографических особенностей, гистологического подтверждения наличия неказеозных гранулем в материале трансбронхиальной биопсии, увеличения отношении CD4/CD8 в БАЛ и при исключении других гранулематозных болезней легкого (18). Критерии активности болезни были следующими: (1) недавнее развитие симптомов или усиление симптомов - кашля, одышки, слабости, лихорадки, артралгии; и/или (2) рентгенографические свидетельства прогресса болезни; и/или (3) ухудшение функции легкого. 4 пациента имели стадию I, 9 пациентов стадию II и 1 пациент имел стадию III болезни. Ни у одного пациента не проводилось лечение стероидами. Информированное согласие было получено у каждого пациента.

Результаты

Влияние POF и DEX на спонтанное производстве цитокинов AMs при саркоидозе

POF вызвал дозозависимое ингибирование производства TNF-alpha. При концентрации POF 0.1 mmol/L, производство TNF-alpha составляло 37 % (p < 0.001), концентрация 1 mmol/L производила почти полное ингибирование. POF существенно не влиял на спонтанное производство других цитокинов при всех проверенных концентрациях, но была найдена тенденция ингибирования производства IL-10. Подобно POF, DEX ингибировал спонтанное производство TNF-alpha (p < 0.001). В отличие от POF, DEX также уменьшил спонтанное производство sTNFR2, IL-1beta и IL-10 до 78 %, 48 %, и 54 %. Не было обнаружено влияния DEX на sTNFR1, IL-6 и IL-8.

Влияние POF и DEX на производство цитокинов LPS-стимулированными AMs при саркоидозе

Производство всех цитокинов LPS-стимулированными AMs было значильно выше, чем спонтанное производство (p < 0.05 и p < 0.001, соответственно). POF дозозависимо ингибировал производство TNF-alpha, sTNFR2, IL-1beta, IL-6 и IL-8. Производство IL-10 ингибирорвалось POF только в самой высокой дозе (1 mmol/L). Подобно POF, DEX также уменьшал производство цитокинов, за исключением IL-1beta (P < 0.001). POF и DEX не влияли на производство sTNFR1.

Обсуждение

Настоящее исследование показало, что POF вызвал дозозависимое подавление спонтанного производства TNF-alpha AMs при саркоидозе и что имелась тенденция подавления производства IL-10. DEX подавил спонтанное производство TNF-alpha, sTNFR2, IL-1beta и IL-10.

Селективное действие POF на спонтанное производство TNF-alpha производстве AMs in vitro при саркоидозе, как было показано в этом исследовании, поддерживается результатами подобных исследований in vitro и in vivo. Предыдущие исследования (4, 5) продемонстрировали, что POF не влиял на производство IL-1beta, IL-6 и гранулоцитомакрофагального колониестимулирующего фактора моноцитами и AMs, принимая во внимание, что POF уменьшал производство производство TNF-alpha.

Исследование POF у леченных OKT3 пациентов с пересаженной почкой показало ингибирующее действие POF на уровни TNF-alpha и отсутствие влияния на уровни IL-6 и IL-8 (19). Bernard (20) сообщил о селективном ингибировании POF производства TNF-alpha эндотелиальными клетками при возбуждении LPS. Исследование влияния непрерывной внутривенной инфузии POF на серологические уровни TNF-alpha, IL-6 и IL-8 у пациентов с септическим шоком (21), показало селективное уменьшение производства TNF-alpha, принимая во внимание, что уровни двух других цитокинов остались неизменными. Самая низкая эффективная концентрация POF в нашем в исследовании (0.01 mmol/L), позволяет достигнуть максимальной терапевтической плазменной концентрации от 0.1 до 0.01 mmol/L(1). Другие исследования, которые исследовали влияние POF, использовали более высокие концентрации, чем необходимы in vivo (5).

Мы обнаружили тенденцию ингибирования спонтанного производства IL-10 AMs. Другие исследования также продемонстрировали, что модуляция производства цитокинов, индуцированная POF, не ограничена TNF. Bienvenu (8) сообщил, что наблюдалось существенное уменьшение производства IL-10 при концентрации POF 0.1 mmol/L. Benbernou (7) обнаружил, что POF при соответствующих концентрациях вызвал селективное подавление производства IL-2 и интерферона гамма, принимая во внимание, что при высоких концентрациях (то есть, 0.5 mmol/L) POF действует как супрессивный агент для Th1 и для Th2 цитокинов. D'Hellencourt (6) обнаружил, что POF при концентрации 1 mmol/L ингибировал производство IL-10 стимулированными LPS PBMC, что POF вызвал дозозависимое уменьшение уровней TNF-alpha, TNF-beta и IL-10 mRNA. Эти результаты не согласуются с данными Rott (22), что POF является селективным супрессором производства Th1, но не Th2 лимфокинов.

Механизм действия POF довольно сложен. Классическое ингибирование фосфодиэстеразы (PDE), которое индуцирует POF - возможно наиболее вероятное объяснение, но не единственное. Ингибирование PDE отзывчиво к повышению внутриклеточного уровня циклического аденозин-монофосфата, который имеет ключевую роль в управлении активацией и пролиферацией моноцитов/макрофагов, T- и B-лимфоцитотв (23). Другие механизмы, подобно модуляции мобилизации кальция или взаимодействия с рецепторами аденозина, также могут быть вовлечены в эффекты POF (24, 25). Другое исследование (26) показало, что ингибирующий эффект ролипрама, специфического ингибитора PDE, на производство TNF, по крайней мере частично определяется эндогенным производством IL-10. Присутствие ролипрама ускоряло производство IL-10 стимулированными LPS клетками. Таким образом, различные медиаторы секретируемые теми же самыми клетками, регулируются POF, вероятно используя иной механизм.

DEX, имеющий хорошо известные иммуносупрессивные и противовоспалительные свойства, широко использовался при лечении аллергических и воспалительных гранулематозных болезней. Он ингибирует производство и экспрессию гена многих цитокинов, которые, как известно, стимулируют воспалительный ответ (9, 27-33). Молекулярный механизм действия DEX сравнительно хорошо исследован. Он действует на фактор транскрипции NFkappaB, который вовлечен в активацию многих генов цитокинов. Было показано, что DEX и POF ингибируют производство TNF-alpha на транскрипционном и трансляционном уровне. Действие DEX было более явным на трансляционном уровне, но POF в основном ингибировал транскрипцию гена TNF-alpha (2, 4, 34). Хотя POF и DEX ингибируют производство TNF-alpha с помощью существенно различных механизмов, наши результаты указывают, что эти препараты ингибируют спонтанное производство TNF-alpha и других цитокинов в подобной степени.

POF не только ингибирует производство TNF-alpha, но и влияет на другие цитокины (4, 5, 6, 7, 8, 9, 22). Вероятно, POF имеет комплексный эффект на семейство цитокинов. Клеточная окружающая среда и механизмы, которые вызывают производство этих цитокинов, очень сильно влияют на этот эффект.

При саркоидозе, TNF-alpha и другие цитокины играют критическую роль в организации скопления воспалительных клеток, формирования гранулемы и фиброгенезе. Поэтому, результаты нашего исследования могут иметь важное значение для использования POF при лечении саркоидоза, и также могут объяснить выгодный эффект POF у пациентов с саркоидозом (35). По сравнению с DEX, POF не имеет серьезных побочных эффектов и, таким образом, может иметь более широкое терапевтическое применение (1). Однако, детальный механизм, как иммуносупрессивное действие POF может быть полезным при лечении саркоидоза, пока еще не разработан.

Результаты нашего исследовании показывают, что POF не только ингибирует спонтанное производство TNF-alpha AMs, но также подавляет производство TNF-alpha и других цитокинов стимулированными LPS AMs. По сравнению с DEX, POF имеет подобный эффект в отношении ингибирования производства цитокинов. POF может улучшать терапевтические режимы лечения саркоидоза позволяя снижать дозировку или полностью заменяя кортикостероиды. Однако, клиническая ценность POF для лечения саркоидоза и других болезней легкого, должна быть определена в дальнейших клинических исследованиях.