Imunologický pohled na mechanismus účinku fingolimodu v kontextu současné DMD terapie roztroušené sklerózy

Souhrn:
Thon V. Imunologický pohled na mechanismus účinku fingolimodu v kontextu současné DMD terapie roztroušené sklerózy. Remedia 2019; 29: 351–354.
Roztroušená skleróza (RS) je chronické autoimunitní onemocnění centrálního nervového systému s demyelinizací a neurodegenerací. Autoreaktivní lymfocyty prostupují hematoencefalickou bariérou a napadají nervový systém. Fingolimod se stal prvním perorálním léčivem pro relabující‑remitující formy RS. Jeho aktivní metabolit po fosforylaci in vivo moduluje sfingosin 1‑fosfátové receptory (S1PRs) a zadržuje autoreaktivní lymfocyty v lymfatických uzlinách. Nové poznatky z poslední doby dokládají modulační ovlivnění i dalších buněk. Jedná se o komplexní unikátní mechanismus působení, odlišný od jiných imunomodulačních nebo imunosupresivních léků. V rámci monitorování moderní léčby RS je proto nezbytné správně vyhodnotit depleci od změny distribuce (kompartmentalizace) lymfocytů, a to i z důvodů, aby pacient nebyl poškozen přerušením léčby. Krevní obraz a diferenciální rozpočet leukocytů jsou citlivým laboratorním parametrem pro monitorování moderních forem léčby u nemocných s RS. Jsou významným parametrem u léčby nejen fingolimodem, nýbrž i dimetylfumarátem, teriflunomidem, alemtuzumabem a kladribinem.

Summary:
Thon V. Immunological perspective on the mechanism of fingolimod action in context of current multiple sclerosis DMD therapy. Remedia 2019; 29: 351–354.
Multiple sclerosis (MS) is a chronic autoimmune disorder affecting the central nervous system through demyelination and neurodegeneration. Autoreactive lymphocytes penetrate the blood‑brain barrier to attack the nervous system. Fingolimod was approved as the first oral treatment for relapsing‑remitting forms of MS. Its active metabolite, formed by in vivo phosphorylation, modulates sphingosine 1‑phosphate receptors (S1PRs) and retains autoreactive lymphocytes in lymph nodes. Moreover, new recent findings elucidate modulation influence also on other cells. It means a unique mechanism of action which is different from the other immunomodulatory or immunosuppressive drugs. With the laboratory monitoring of immunotherapy in patients with MS, it is necessary to differentiate depletion from lymphocyte compartmentalization. The assessment of differential blood count (WBC) is a sensitive laboratory test for monitoring of patients treated with modern forms of MS therapy. WBC is an important marker not only for fingolimod monitoring but also for the therapy of patients with dimethyl fumarate, teriflunomide, alemtuzumab and cladribine.

Key words: multiple sclerosis, immunomodulation therapy, autoimmunity, vaccination,  depletion, compartmentalization

Úvod

Roztroušená skleróza (RS) je chronické zánětlivé autoimunitní onemocnění centrálního nervového systému (CNS). Jedná se o neurodegenerativní demyelinizační proces. Onemocněním trpí přibližně 2,5 milionu lidí. Poměr zastoupení mužů a žen je typický pro autoimunitní choroby, převaha žen představuje u RS poměr 2–3 : 1. V Evropě se odhadují počty pacientů trpících RS na statisíce. Údaje ze Spojených států jsou řádově srovnatelné s množstvím postižených v Evropě (250 000–400 000 pacientů s RS) [1]. Roztroušená skleróza je nejčastější příčinou netraumatické neurologické invalidity mladých lidí [2]. Rozvoj moderní imunomodulační léčby a její uplatnění v praxi jsou umožněny také díky nezbytnému porozumění neuroimunologickým otázkám.

Imunomodulační léčba roztroušené sklerózy

Průběh RS je možné při včasné diagnostice a zahájení léčby zásadním způsobem ovlivnit a mitigovat. Současná terapie RS je imunomodulační, se zaměřením na ovlivnění autoimunitních dějů léky, které nemoc modifikují (disease modifying drugs, DMD). Zahrnují v praxi používané interferony beta, glatiramer acetát, z biologické léčby humanizovanou monoklonální protilátku natalizumab, která je antagonistou adhezní molekuly VLA 4 (monoklonální protilátka je namířena proti alfa 4 podjednotce alfa 4 beta 1 integrinu VLA 4), také alemtuzumab a dále z imunomodulačních látek fingolimod, teriflunomid, dimetylfumarát, okrelizumab a kladribin.

Při imunomodulační léčbě dochází u pacientů k výrazné redukci výskytu relapsů a ke zpomalení progrese nemoci [3–10].

Jako první perorální lék byl v rámci moderní farmakologické imunomodulační léčby pacientů s RS do klinické praxe zaveden fingolimod − v roce 2010 ve Spojených státech a v roce 2011 v zemích Evropské unie (EU) [8–16]. Jeho perorální aplikace se stala pro léčbu pacientů a pro jejich kvalitu života výhodou oproti původním imunomodulačním lékům, které se aplikují parenterálně. Po provedené studii PARADIGMS bylo v listopadu 2018 v EU použití fingolimodu u dospělých rozšířeno také na děti a adolescenty ve věku od deseti do sedmnácti let v indikaci relabující remitující formy RS [17].

Imunologické mechanismy a princip účinku fingolimodu

Rozeznáváme pět specifických sfingosin 1 fosfátových receptorů (S1PRs). Receptory S1P₁, S1P₂, S1P₃ se vyskytují v řadě tkání, včetně imunitního systému, CNS a kardiovaskulárního systému. Receptory S1P₄ nalezneme v lymfoidní tkáni. Receptory S1P₅ se nacházejí na NK buňkách a v CNS. Tam jsou exprimovány zejména na oligodendrocytech [18].

Fingolimod je silným agonistou receptorů S1P_{1, 4, 5} a slabším agonistou receptoru S1P₃. Receptory S1P₁ exprimují T lymfocyty (naivní T lymfocyty i centrální paměťové [T_CM] buňky), B lymfocyty a NK buňky. Pro porozumění vedlejším účinkům fingolimodu na kardiovaskulární systém je vhodné si uvědomit, že receptory S1P₁ se vyskytují na komorových, septálních a síňových kardiomyocytech. V hladké svalovině cév nalézáme receptory S1P_1–3 [18].

V patogenezi RS hrají centrální roli lymfocyty Th17. Fenotypově jsou buňky Th17 z velké části charakterizovány jako centrální paměťové T lymfocyty. Fingolimod zajišťuje retenci lymfocytů v lymfatických uzlinách. Účinkuje po in vivo metabolizaci na fingolimod fosfát, internalizuje S1PRs a následně se podílí na jejich degradaci [12,19].

Signál přes receptor S1P₁ je fyziologicky nezbytný k migraci lymfocytů z lymfatických uzlin a také z brzlíku. Vede k potlačení a překonání retenčního signálu CCR7. Jestliže je u naivních T lymfocytů a u centrálních paměťových T lymfocytů signál přes receptor S1P₁ zablokován, nemohou buňky opustit lymfatickou uzlinu a zůstávají v ní zadrženy, avšak funkční [8,12,18,20].

Tím lze také vysvětlit přetrvávající relativně dobrou pozitivní odpověď na antigenní stimulaci u pacientů léčených fingolimodem, včetně imunitní odpovědi na vakcíny. Lymfocyty uzamčené v uzlinách nemohou pronikat v rámci patofyziologických dějů u RS do CNS. V obvodové krvi nalezneme výrazný pokles počtu lymfocytů, a to až na 20–30 % normálních hodnot [21]. Tento nález v periferní krvi zjištěný vyšetřením krevního obrazu s diferenciálním rozpočtem leukocytů nebo průtokovou cytometrií svědčí o funkčnosti léčby fingolimodem u pacienta a nesmí být u tohoto léku zaměňován za depleci nebo dřeňový útlum [8].

K tomu přistupují nové studie zaměřené i na úlohu a ovlivnění přirozených lymfoidních buněk (ILC), které jsou dalšími buněčnými faktory s vlastnostmi působícími jak v rámci přirozené, tak i adaptivní imunity. Při imunomodulační léčbě fingolimodem, v souladu s předchozími výsledky, dochází také k ILC penii v cirkulaci [22,23].

Nadto byl imunomodulační potenciál fingolimodu vypozorován i při zvládnutí CNS reakce štěpu proti hostiteli (CNS GvHD), i při jeho dlouhodobém podávání bez infekčních komplikací (včetně infekcí Pneumocystis sp. nebo virem herpes simplex). Fingolimod byl dobře tolerován a vedl k redukci léčby kortikoidy (není však v této indikaci schválen pro klinické použití) [24].

V rámci propojení neuroimunitních dějů je přitom podstatné, že fingolimod moduluje svými účinky nejen buňky imunitního systému, nýbrž také buňky CNS, včetně astrocytů, a mikroglie (inhibice NLRP3 inflamasomu) [25,26].

Kompartmentalizace versus deplece

V rámci správné klinické interpretace a spolupráce klinického imunologa s neurologem je zřejmé, jak zásadní je porozumění principům účinku jednotlivých moderních léčiv. To má také významný dopad při vyhodnocování laboratorních imunologických parametrů. Účelem moderní léčby RS je zavčas ovlivnit progresi rozvoje patologického autoimunitního zánětu. Tomu slouží zabránění přestupu autoreaktivních lymfocytů, včetně T lymfocytů, hematoencefalickou bariérou do cílového orgánu – CNS. Proto blokace adhezní molekuly VLA 4 u natalizumabu vede ke zvýšení počtu leukocytů v periferní krvi, neboť se do ní vyplavují, avšak nemohou dále cévní bariérou projít.

Poněkud jiná je situace u léčiv, která byla používána v hematologické praxi při léčbě hematoonkologických malignit, jako je alemtuzumab. Jedná se o humanizovanou monoklonální anti CD52 protilátku, která je namířena proti B a T lymfocytům. Původně se využívala při léčbě chronické lymfatické leukemie. Protizánětlivý účinek u RS je zde dán deplecí lymfocytů.

Obdobný princip s deplecí lymfocytů nalezneme i u dalších monoklonálních protilátek namířených proti buněčným receptorům, jako je anti CD20 humanizovaná monoklonální protilátka okrelizumab. Je namířena proti B lymfocytům a byla vyvinuta z chimérické anti CD20 monoklonální protilátky rituximabu [27,28]. I tato je využívána v hematoonkologii, a jelikož dochází k depleci, může jako vedlejší účinek vyvolávat rozvoj sekundární protilátkové imunodeficience [29,30].

Imunomodulační léky, k nimž náleží z moderních léků výše zmíněný fingolimod, dále pak dimetylfumarát, teriflunomid a kladribin, mají výhodu perorálního podávání.

Dimetylfumarát (BG 12), který je metabolizován na monometylfumarát (MMF), účinkuje aktivací nukleárního faktoru Nrf2. Podobně jako alemtuzumab není také novým lékem, je nástupcem předchozí léčby používané u psoriázy. Neuroprotektivní účinek dimetylfumarátu je dán aktivací Nrf2 a tím transkripcí genů, které kódují antioxidanty a cytoprotektivní proteiny. Zde sehrává významnou úlohu glu­ta­tion, který volné radikály vychytává. Dochází k optimalizaci mitochondriálních funkcí a k neuroprotektivní podpoře během oxidativního stresu [31]. Podávání dimetylfumarátu bývá provázeno vznikem lymfopenie a leukopenie. Proto je nutná kontrola krevního obrazu s diferenciálním rozpočtem leukocytů z důvodu klinické bezpečnosti, včetně rizika vzniku progresivní multifokální leukoencefalopatie (PML). Normálně dochází při léčbě k redukci v bílém krevním obraze o 15–30 % [32].

Teriflunomid reverzibilně inhibuje mitochondriální enzym dihydroorotátdehydrogenázu (DHO DH), který je nutný pro de novo syntézu pyrimidinu v buňkách. Uvedený mechanismus inhibice a proces přerušení biosyntézy pyrimidinu vede k redukci proliferace autoreaktivních T a B lymfocytů. Buňky, které nejsou aktivovány, a také lymfocyty, které homeostaticky proliferují, afektovány nejsou, neboť využívají pro vlastní metabolismus a tvorbu pyrimidinových nukleotidů recyklační „záchrannou“ dráhu nezávislou na DHO DH. Teriflunomid blokuje proliferaci v S fázi buněčného dělení s cytostatickým efektem na proliferující T a B lymfocyty. Tím dojde k terapeutickému ovlivnění patologického zánětlivého procesu u RS [33,34].

Po perorální aplikaci je teriflunomid ze zažívacího traktu rychle vstřebáván. Jeho biologická dostupnost dosahuje téměř 100 %. Více než 99 % se váže na plazmatické proteiny. Prochází enterohepatickým cyklem, vylučuje se žlučí a odchází se stolicí. Biologický poločas je přibližně 19 dní. Proto je v případě potřeby rychlého snížení koncentrace nutné podávat perorálně cholestyramin v dávce 8 g každých 8 hodin po dobu 11 dnů (nebo 4 g každých 8 hodin, pokud není vyšší dávka tolerována). Alternativně je možné, také z důvodu tolerance pacientem, použít aktivní uhlí v dávce 50 g 2× denně a podávat je po dobu 11 dnů [35,36].

Při léčbě teriflunomidem dochází k poklesu počtu leukocytů i trombocytů [32,34]. Od zavedení leflunomidu (z něhož teriflunomid vzniká metabolizací) do klinické revmatologické praxe před dvěma dekádami došlo velmi vzácně k výskytu PML [37]. Je zřejmé, že každá imunomodulační léčba má v rámci imunoregulací také imunosupresivní prvek. Na riziko PML se proto nesmí zapomínat u žádného z používaných léčiv, což platí také pro změnu terapie z těchto bezpečnostních důvodů, např. z natalizumabu na fingolimod [38].

V případě kladribinu se po depleci lymfocytů léčivem může v rámci imunomodulace uplatňovat i další mechanismus, jímž je autologní rekonstituce imunitního systému restaurací z kostní dřeně s následným novým vývojem lymfocytů. Kladribin je antimetabolit, jedná se o purinový nukleosidový analog. Náhrada vodíku chlorem v purinovém jádře zvyšuje rezistenci k adenosindeamináze (ADA). Molekula kladribinu je proléčivem, není přímou účinnou látkou. Tou se stává po intracelulární fosforylaci na aktivní trifosfátovou formu 2 chlorodeoxyadenosin trifosfát (Cd ATP), jíž je zvláště účinně dosaženo v lymfocytech v důsledku jejich konstitučně vysoké koncentrace deoxycytidinkinázy (DCK) a relativně nízké koncentrace 5’ nukleotidázy (5’  NT), s důsledkem deplece převážně lymfocytů [39].

Buněčná redistribuce – interpretace kompartmentalizace

Jak je uvedeno výše, musíme dle unikátních mechanismů účinků daných léčiv při interpretaci laboratorních nálezů přesně rozlišovat skutečnou depleci buněk v organismu od deplece zdánlivé, dané redistribucí (kompartmentalizací) buněk a jejich uzavřením v lymfatických uzlinách, v nichž však zůstávají funkční. Tak tomu je u fingolimodu, čímž je redukována potenciální imunosuprese na minimum. V krevním obraze je sice lymfopenie, která však u fingolimodu neznamená depleci buněk, na rozdíl od jiných léčiv, jež ke skutečné depleci vedou. Lymfopenie v krevním obraze u fingolimodu zrcadlí mechanismus jeho účinku, který je spojen s účinností léčiva [40–43]. Funkčnost lymfocytů, uzavřených účinkem fingolimodu v lymfatických uzlinách, byla ověřena také vakcinačními studiemi jak u dobrovolníků, tak u pacientů s RS. Neživé vakcíny je možné u pacientů léčených fingolimodem aplikovat bez přerušení léčby a jsou funkční. Jejich použití navozuje dostatečnou tvorbu protilátek v rámci specifické imunitní odpovědi [44,45].

Závěr

Moderní léčba pacientů s RS a její bezpečnost může být z imunologického hlediska v praxi monitorována vyšetřením krevního obrazu s diferenciálním rozpočtem leukocytů. Jedná se o velmi citlivý a ekonomicky nenáročný laboratorní parametr. Podstatná je správná interpretace výsledků lymfopenie v periferní krvi. Klinicky zásadní je rozlišit depleci proti změně distribuce (kompartmentalizace) buněk v organismu. Odlišení je důležité i z praktického důvodu, aby nebyla přerušována léčba u pacientů, při níž mechanismus účinku léčiva vede ke změně distribuce lymfocytů v organismu a k jejich uzavření v uzlinách. Tak je tomu v případě léčby fingolimodem; přerušení účinné léčby by mohlo vést k exacerbaci onemocnění (rebound fenoménu) a tím k poškození pacienta [46]. Vzhledem ke svému komplexnímu imunomodulačnímu mechanismu účinku, unikátnosti svého působení na S1PRs a své terapeutické účinnosti, stabilnímu bezpečnostnímu profilu a perorální cestě podání zůstává fingolimod důležitým lékem, který je k dispozici pro pacienty s RS, nyní také včetně dětí a adolescentů.