Vaskulární endotelový růstový faktor u zánětlivých revmatických nemocí

Overview

Vaskulární endotelový růstový faktor (VEGF) je mohutný stimulátor angiogeneze (AG) a cévní permeability. VEGF je významným činitelem ve fyziologii embryogeneze, hojení ran a v menstruačním cyklu. Za patologických okolností má význam zejména pro růst solidních tumorů, ale také u zánětlivých stavů, vč. širokého spektra revmatických nemocí. Vysoké hodnoty VEGF v séru byly pozorovány zejména u nemocných s aktivní formou těchto chorob (např. u systémového lupus erythematodes s korelací ke SLAM skóre). VEGF má závažnou roli v AG proliferativní synovitidy u revmatoidní artritidy (RA), cévních změn u systémové sklerodermie, lokální hypoxii u polymyozitidy/dermatomyozitidy aj. U RA, vč. časné RA, bylo zjištěno, že hodnoty VEGF v séru korelují s poškozením kloubů (radiografické studie, „power“ ultrasonografie aj.). Odpověď na terapii (DMAID, anti-TNF-alfa) je u RA provázena poklesem zvýšených hodnot VEGF v séru. Klinická zkušenost z onkologie, patofyziologie revmatoidní synovitidy a některá experimentální data jsou předpokladem k tomu, aby se dala hodnotit blokáda AG jako možná cesta k nové strategii v terapii RA.

Klíčová slova:
vaskulární endotelový růstový faktor, angiogeneze, zánětlivá revmatická onemocnění, revmatoidní artritida, systémový lupus erythematodes

Úvod

Aktuální síť krevních a mízních cév je výsledkem dynamické rovnováhy angiogenetických a angiostatických faktorů. Angiogeneze (AG) je koordinovaný proces proliferace a migrace endotelových buněk s tvorbou kapilárních tub, depozicí bazální membrány, proliferací/migrací pericytů a buněk hladké svaloviny. Výstavbu cévní sítě završuje tvorba anastomóz (1, 2). Současně probíhá její průběžná reorganizace s regresí nadbytečných cév apoptózou endotelových buněk. V celkově komparativním pohledu má cévní tkáň vysokou vitalitu. Vedle nervových buněk patří endotelové buňky k nejdéle žijícím buňkám těla. Při fyziologické AG lze průřezově zastihnout ve fázi dělení jenom 0,01 % z nich; např. u buněk střevního epitelu to je 14 % (3).

Existence AG faktorů byla původně postulována na základě pozorování, že experimenty s transplantací nádorů vedou k silné neovaskulární odpovědi. Následně se ukázalo, že také normální tkáně jsou zdrojem AG aktivity (4). Názvy a symboly hlavních pozitivních regulátorů AG jsou v tabulce 1. Fyziologická AG umožňuje řadu aspektů embryogeneze/organogeneze a reprodukční cykly u žen. AG je garantem tkáňové reparace po traumatu a součástí patogenetických mechanismů u širokého spektra nemocí, od solidních nádorů přes některé (chorio-) retinopatie, chronickou gingivitidu a psoriázu, až k proliferativní synovitidě a k dalším projevům u revmatických nemocí.

Rodina VEGF (vaskulární endotelový růstový faktor) je nejlépe definovaný angiogenetický systém. Nativní VEGF je heparin vázající homodimerický glykoprotein o mol. hm. 45 kDa. Původně (1983) byl VEGF izolován jako faktor vaskulární permeability (VPF) z ascitické tekutiny a supernatantu buněčné kultury morčecího hepatocelulárního karcinomu. VEGF má dvě hlavní biologické aktivity: je specifickým mitogenem buněk cévního endotelu a mediátorem vzestupu cévní permeability. VEGF je produkován endotelovými buňkami, fibroblasty, makrofágy a buňkami hladké svaloviny. VEGF gen je umístěn na chromozomu 6p.21. Klíčovou roli v regulaci genové exprese VEGF má expozice nízké tenzi kyslíku a hlavním mediátorem je hypoxií indukovaný faktor (HIF). Rodina VEGF má společnou strukturu osmi cysteinových zbytků VEGF homologní domény: VEGF-A má navíc šest izoform s nestejnými AG funkcemi. Biologickou aktivitu VEGF umožňují specifické tyrozinkinázové receptory VEGFR-1, VEGFR-2 a VEGFR-3. VEGFR-3 a jeho ligandy (VEGF-C a VEGF-D) jsou spjaty s lymfangiogenezou a placentární růstový faktor (P1GF) s arteriogenezou (4, 5). Některá pozorování nasvědčují tomu, že VEGF je potenciálním modulátorem produkce autoprotilátek u autoimunitních nemocí (6). Dynamická rovnováha induktorů a inhibitorů AG se vyznačuje za normálního stavu převahou inhibitorů AG (obr. 1); u zánětu, reparace poranění a nádorového růstu je tomu naopak (3).

VEGF u revmatoidní artritidy (RA)

AG koncept má význačné místo v patogenezi RA synovitidy. Dynamická rovnováha AG je posunuta ve prospěch induktorů AG. Spouštěcím mechanismem je hypoxie synoviální tkáně s poklesem tenze kyslíku pod hodnoty v normálním kloubu (3). Předpokládá se, že to je důsledek vzestupu intra-artikulárního tlaku v RA kloubech, který převyšuje hodnoty tlaku v synoviálních kapilárách a umožňuje pohybem indukovanou okluzi s periodou relativní hypoxie. Perfuzní insuficience je často spjata s kompenzační neovaskularizací, při které je VEGF dominantním mediátorem. Genovou transkripci VEGF stimulují hypoxií indukované transkripční faktory HIF-1 a HIF-2. Transkripční změny v hypoxickém prostředí RA kloubu a paralelní metabolická náročnost kloubního zánětu tak přispívají k perpetualizaci synovitidy u RA (1). Nutno dodat, že výsledná exprese VEGF u RA synovitidy je multifaktoriální provenience a významně se na ní podílejí také prozánětlivé cytokiny a fyzikální interakce aktivovaných leukocytů a synoviálních fibroblastů.

O účasti VEGF při neovaskularizaci artritických kloubů svědčí údaje o detekci VEGF v polymorfonukleárech (PMN) synoviální tekutiny (ST): obsahovaly signifikantně více VEGF a jeho mRNA než PMN periferní krve těchže nemocných nebo PMN v ST z osteoartrotických kloubů (7). Imunochemická šetření ukázala, že ve zbytnělé synovialis artritických kloubů je u RA výrazně exponován zejména VEGF-C; v přilehlých cévách byly zjištěny receptory VEGFR-2 a VEGFR-3. Průkaz zralé formy VEGF-C v buňkách obklopujících kapilární síť revmatoidní synovialis a exprese VEGFR-3 svědčí o významu lymfangiogeneze u RA (8), signalizují zvýšenou filtraci tekutiny, tkáňový edém a ztuhlost kloubů (9). Z VEGF izoform generovaných via VEGF mRNA je v RA synovialis konstitutivně exprimována izoforma VEGF(121) a fakultativně izoforma VEGF(165). Signifikantně větší mikrovaskulární denzita byla pozorována u revmatoidní synovialis s expresí VEGF(165) (10). Cílená pozornost (11) byla v rodině VEGF věnována významu P1GF pro revmatoidní synovitidu. P1GF je 25.kd dimerický protein s vysokou homologií VEGF: má tři izoformy a specifický ligand pro VEGF receptor 1 (flt-1). Imunochemickými analýzami a průtokovou cytometrií se zjistilo, že RA synovialis vysoce exprimuje P1GF i jeho flt-1 receptor a spouští tak tvorbu prozánětlivých cytokinů.

V průřezových studiích byly opakovaně zjištěny signifikantně vyšší koncentrace VEGF v séru u RA než u kontrol (p < 0,01) nebo u nemocných se systémovým lupus erythematodes, Sjögrenovým syndromem a s osteoartrózou (p < 0,05) (1, 12, 13). U RA byly sérové hodnoty VEGF v signifikantním vztahu ke klinickým a laboratorním ukazatelům aktivity. V longitudinální studii (14) byl v časovém rozmezí 12 měsíců sledován vztah mezi VEGF v séru a RTG progresí podle Sharpova skóre (modifikace van den Heide) u pacientů s časnou RA: výsledkem bylo zjištění významné pozitivní korelace (r = 0,58, p < 0,01). Mikrovaskulaturu erozivního cévního pannusu lze prokazovat zobrazovacími metodami. Bylo zjištěno, že změny při dynamické magnetické rezonanci s gadoliniem a „power“ Dopplerovské ultrasonografii korelují s histologicky doloženou vaskularitou synoviální tkáně. U časné RA byla pozorována výrazná asociace mezi nálezy kloubních erozí při vysokorozlišující ultrasonografii a cévním signálem „power“ Dopplerovského modu (1). Sofistikovaný přístup s využitím moderních zobrazovacích metod tak umožňuje dobře dokumentovat cévní pannus v erozivní fázi u časné RA. Tato pozorování podporují předpoklad, že AG indukující molekuly, především pak VEGF systému, představují perspektivní cíle pro nové možnosti v terapii RA.

Příznivá odpověď na remisi indukující terapii aktivní RA je spojena s významným poklesem sérové koncentrace VEFG (12). V experimentální rovině bylo doloženo, že methotrexat, aurothiomalát a některé další chorobu modifikující léky tlumí produkci VEGF v kulturách synoviálních buněk RA nemocných (15).Cyklosporin A je dobře znám svojí schopností inhibice transkripčních faktorů: bylo to prokázáno i ve vztahu k transkripčním faktorům VEGF (16). Redukce VEGF byla zjištěna při ústupu aktivity RA synovitidy během terapie anti-TNF-alfa (17).

Lze tedy konstatovat, že příznivá odpověď na některé chorobu modifikující léky nebo na anticytokinovou terapii je spojena s redukcí VEGF, nejde však o odpověď na cíleně koncipovanou anti-angiogenetickou léčbu. Idea této terapie deklaruje novou možnost v léčebných přístupech k RA. Vychází z předpokladu, že AG s dominancí VEGF má kritický význam při neovaskularizaci u revmatoidní synovitidy, agresivitě pannusu a vzniku erozí, a to jak v iniciální (spoušťové), tak v následné (perpetualizační) fázi. Takto cílená antiangiogenetická terapie by měla být namířena proti VEGF, resp. VEGFR.

Anti-VEGF terapie u RA má motivaci z experimentální zkušenosti a z klinické analogie u kolorektálního karcinomu. Principiálním požadavkem je ovlivnit jak iniciální fázi RA, tak i perzistenci/progresi etablovaného onemocnění. Experimentální data naplňují zatím tento předpoklad jenom částečně. Myším kmene C57BL6/J a DBA-L s kolagenem indukovanou artritidou byla podávána do peritonea monoklonální anti-VEGF-B protilátka (VEGF-B je strukturní analog VEGF-A) neutralizující vazbu na VEGFR-1 receptor. U obou myších kmenů byl prokázán profylaktický efekt, ale žádný přínos tam, kde už došlo k manifestní artritidě. Svědčí to o významu VEGF-B/VEGFR-1 systému pro časnou fázi kloubního zánětu, ale ne pro klinicky manifestní formu kolagenem indukované artritidy u myšího modelu RA (18).

Kolorektální karcinom je onemocnění, u kterého byl prvně s klinickým úspěchem použit inhibitor AG, jakým je rekombinantní anti-VEGF protilátka (anti-VEGF mAb) bevacizumab (19). Následovalo rozšíření na další onkologická onemocnění a také na mimoonkologické indikace, zvláště v oftalmologii. Intravitreální instilace bevacizumabu se osvědčila u chorioideální neovaskularizace (20), makulární teleangiektazie (21), diabetické retinopatie aj. V onkologii (solidní tumory, mnohočetný myelom) se používá také anti-VEGF terapie založená na inhibici tyrozin-kinázového receptoru VEGF (22). Synoviální AG revmatoidních kloubů a tendosynovie je východiskem k úvahám o využití zmíněných přístupů inhibice VEGF mediované AG také v terapii RA.

VEGF u systémového lupus erythematodes (SLE), systémové sklerodermie (SSc) a polymyozitidy/dermatomyozitidy (PM/DM)

Historie výzkumu VEGF u SLE, SSc a PM/DM se odvíjí od pilotních informací o signifikantně zvýšené koncentraci VEGF v séru u všech těchto chorob (23). U SLE byl VEGF zkoumán především ve vztahu k aktivitě a k některým orgánovým projevům, zejména k lupusové nefritidě (LN). Byla zjištěna signifikantní korelace mezi VEGF v séru a SLE aktivitou podle SLAM skóre (24). Vysoké hodnoty VEGF byly zaznamenány zejména u LN s renální dysfunkcí. Vyšetřování VEGF u LN vyústilo k vypracování neinvazivní metody cíleného šetření buněk moče testem kvantitativní detekce mRNA VEGF genu. Ve skupině 26 LN tak bylo možno odlišit LN ve třídě IV s 85% senzitivitou a 94% specificitou (25). VEGF byl u SLE zkoumán také ve vztahu k chronické deformující artropatii ručních kloubů (26).

Cévní abnormality v kůži nemocných SSc indukují představu o deficitní AG; experimentální a klinická data však nepotvrdila tento předpoklad. Imunohistochemická šetření naopak ukázala nekontrolovanou nadprodukci VEGF a jeho receptorů VEGFR-1 a VEGFR-2, která není mediována transkripčním faktorem HIF-1 (27). Klinicky zajímavá jsou zjištění významně vyšší koncentrace VEGF v séru u kožně difuzní SSc než u kožně limitované formy, signifikantní korelace k rozsahu kožní sklerózy podle modifikovaného Rodnanova skóre, k plicní fibróze s redukcí plicních funkcí a k anti-Scl-70 protilátkám; signifikantní inverzní korelace byla zjištěna ve vztahu k denzitě kapilár nehtového lůžka (5, 23, 28, 29).

U PM/DM byly v séru nemocných opětovně zjišťovány vyšší hodnoty VEGF než u zdravých kontrol (23, 30). Přínosem pro patofyziologii jsou poznatky o expresi VEGF mRNA ve svalové tkáni z bioptických vzorků. Významně zvýšená exprese VEGF mRNA byla prokázána jak u časné myozitidy bez zánětlivého infiltrátu, tak u etablované myozitidy se zánětlivým inflitrátem (30): lokální hypoxie byla hodnocena jako hlavní motiv těchto nálezů.

Zánětlivá revmatická onemocnění s kusými údaji o VEGF

Některá pozorování VEGF u takto vymezené skupiny revmatických nemocí jsou zajímavým příspěvkem k jejich patogeneze, jiná mají spíše popisný a/nebo vyhledávací význam. Do první skupiny patří zpráva o signifikantně vyšší sérové koncentraci VEGF u syndromu remitující symetrické séronegativní synovitidy s měkkým otokem (RS3PE) než u srovnávaných difuzních nemocí pojiva (RA, SLE, PM/DM, vaskulitické syndromy). Syndrom RS3PE se tak nabízí jako modelové onemocnění k demonstraci VEGF jako činitele podporujícího cévní permeabilitu a synoviální zánět (31). Obdobně je zajímavá zpráva o imunohistochemické detekci VEGF v okrscích zánětu srdečních chlopní u revmatické horečky (5).

U ankylozující spondylitidy (AS) byla pozorována signifikantní korelace VEGF v séru k ukazatelům aktivity (BASDAI, SE, CRP); vysvětluje se to zvýšenou vaskularitou u aktivní AS. V porovnání s nálezy u zdravých kontrol byly pozorovány významně zvýšené hodnoty VEGF v séru u primárního antifosfolipidového syndromu a některých systémových nekrotizujících vaskulitid, zvl. u polyarteritis nodosa, Wegenerovy granulomatózy a dalších (5).

Podpořeno Výzkumným záměrem MZ ČR 00179906.

Prof. MUDr. Zbyněk Hrnčíř, DrSc.

II. interní klinika LF UK a FN

Fakultní nemocnice

Sokolská 581

500 05 Hradec Králové

e-mail: hrncir@fnhk.cz