Patogenem a hostitelem řízené protizánětlivé aktivity makrolidových antibiotik

Makrolidová antibiotika se obecně používají k léčbě infekcí dýchacích cest a měkkých tkání způsobených grampozitivními bakteriemi. Jsou také účinná proti rickettsiím, chlamydiím a Mycoplasma pneumoniae, stejně jako proti některým gramnegativním bakteriálním patogenům, včetně Bacteroides fragilis, Bordetella pertussis, Campylobacter species, Haemophilus influenzae, Helicobacter pylori, Legionella pneumophila, Moxarella catarrhalis a Neisseria species. Modernější makrolidy, azitromycin a klaritromycin, stejně jako ketolidy/fluoroketolidy, mají oproti erytromycinu několik výrazných výhod. Patří mezi ně rozšířené spektrum účinnosti, lepší farmakokinetika, farmakodynamika a snášenlivost a podávání jednou denně . Azitromycin a v menší míře klaritromycin se vyznačují vysokými a dlouhodobými koncentracemi v místech infekce, které dosahují tkáňových hladin 10-100krát, resp. 2-20krát vyšších než sérové koncentrace . Obě látky se rovněž koncentrují intracelulárně v alveolárních makrofázích, kde dosahují přibližně 400krát (klarithromycin) a 800krát (azithromycin) vyšších koncentrací než v séru . Ketolid, telithromycin, má rovněž vynikající průnik do bronchopulmonálních tkání a makrofágů, zatímco makrolidy a makrolidům podobné látky jsou rovněž akumulovány polymorfonukleárními leukocyty (PMNL), které následně ovlivňují aktivní dodávku těchto látek do míst bakteriální infekce .

S ohledem na mechanismus jejich antimikrobiálního účinku jsou makrolidy inhibitory syntézy bakteriálních proteinů. Toho je dosaženo reverzibilní vazbou těchto látek na místo P podjednotky 50S bakteriálního ribozomu . Interakce makrolidů s ribosomem má několik zjevných důsledků, z nichž všechny vedou k inhibici syntézy bakteriálních proteinů. Jedná se o i) interferenci s peptidyltransferázou, která zabraňuje prodlužování polypeptidového řetězce; ii) inhibici ribozomální translokace a iii) předčasné odpojení peptidyl-tRNA od ribozomu . Makrolidy, ketolidy a fluoroketolidy mají 1, 2, resp. 3 ribosomální vazebná místa . Ačkoli jsou převážně bakteriostatické, vysoké tkáňové a makrofágové/PMNL koncentrace dosažené makrolidy a makrolidům podobnými látkami mohou podporovat baktericidní aktivitu in vivo.

Nehledě na jejich primární antimikrobiální aktivitu mají makrolidy na rozdíl od většiny ostatních tříd antibiotik také příznivé protizánětlivé vlastnosti. Těchto posledních účinků je dosaženo dvěma odlišnými mechanismy. Za prvé, v důsledku jejich primárního ribozomálního cíleného mechanismu antimikrobiálního účinku inhibují produkci prozánětlivých mikrobiálních toxinů a dalších faktorů virulence. Tento na patogen zaměřený mechanismus protizánětlivého účinku byl překvapivě popsán také u řady zdánlivě makrolidově rezistentních bakteriálních patogenů, jak je popsáno níže. Za druhé, bylo zjištěno, že makrolidy mají sekundární protizánětlivé účinky, které se zaměřují na buňky vrozeného a adaptivního imunitního systému a také na strukturální buňky.

Zbytek tohoto článku je věnován úvahám o protizánětlivých aktivitách makrolidů a jejich terapeutickém významu.

2. Protizánětlivé aktivity makrolidů zaměřené na patogeny

Antibiotika spolupracují s obranou hostitele při likvidaci mikrobiálních patogenů. V tomto prostředí jsou patogeny vystavené působení antibiotik oslabeny, což zvyšuje jejich zranitelnost vůči buněčné a humorální obraně hostitele. Zatímco tyto interakce mezi antibiotiky a obranou hostitele jsou jednoznačně prospěšné, některá antibiotika mohou vyvolat příliš bujnou zánětlivou reakci s potenciálně škodlivými důsledky pro infikovaného hostitele. Patří mezi ně baktericidní antibiotika zaměřená na buněčnou stěnu, zejména beta-laktamy, a také fluorochinolony, které iniciují uvolňování prozánětlivých intracelulárních toxinů a složek buněčné stěny z poškozených, rozpadajících se bakterií. Příkladem je pneumokokový toxin pneumolysin a lipopolysacharidy a lipoteichoové kyseliny odvozené z buněčné stěny. Ty iniciují přehnanou zánětlivou reakci několika mechanismy, včetně i) interakce s receptory podobnými Toll a receptory podobnými nukleotidové oligomerizaci (NOD) na imunitních a zánětlivých buňkách i epiteliálních buňkách a ii) aktivace komplementových kaskád. Škodlivé, prozánětlivé aktivity beta-laktamů a fluorochinolonů byly prokázány v řadě studií, a to buď měřením uvolňování intracelulárních toxinů po vystavení citlivých bakterií těmto antimikrobiálním látkám in vitro , nebo na zvířecích modelech experimentálních infekcí, u nichž přežití koreluje s antimikrobiální a prozánětlivou účinností antibiotik .

Na rozdíl od beta-laktamů a fluorochinolonů zabraňují antibiotika, která inhibují syntézu bakteriálních proteinů, zejména makrolidy a makrolidům podobné látky, uvolňování prozánětlivých proteinových toxinů z grampozitivních i gramnegativních bakterií, stejně jako produkci dalších faktorů virulence, jako jsou bakteriální adheziny a biofilm. V důsledku toho mají makrolidy cílené na patogeny mnohem menší sklon vyvolávat škodlivé zánětlivé reakce než v případě náhle baktericidních látek, což je tvrzení, které je podpořeno značným množstvím experimentálních důkazů. Patří sem řada studií in vitro, které prokázaly inhibiční účinky makrolidů a makrolidům podobných látek, často při subminimálních inhibičních koncentracích (MIC), na produkci prozánětlivých/cytocidních bakteriálních toxinů, jako je i) pneumolysin u Streptococcus pneumoniae , ii) Panton-Valentinův leukocidin a α-hemolysin u Staphylococcus aureus a iii) shiga-like toxiny u enterohemoragických kmenů Escherichia coli . Naopak přehnané uvolňování těchto toxinů bylo pozorováno, když byly bakterie vystaveny beta-laktamům nebo fluorochinolonům .

Tato zjištění byla potvrzena na zvířecích modelech experimentálních infekcí. Spreer a kol. v několika studiích využívajících králičí model experimentální meningitidy uvedli, že podávání makrolidům podobné látky, klindamycinu, stejně jako rifampicinu, ale nikoli beta-laktamu, ceftriaxonu, významně snížilo koncentrace pneumolysinu v mozkomíšním moku . To souviselo s oslabením zánětlivé reakce a snížením poškození neuronů. V nedávné době jiní zkoumali účinky léčby (i) pouze ampicilinem, (ii) pouze azitromycinem nebo klindamycinem nebo (iii) ampicilinem v kombinaci s azitromycinem nebo klindamycinem na přežití na myším modelu sekundární pneumokokové pneumonie spojené s chřipkou . Nejnižší míra přežití u zvířat léčených antibiotiky byla pozorována u myší léčených pouze ampicilinem, zatímco nejvyšší míra přežití byla zaznamenána u myší léčených azithromycinem nebo klindamycinem samostatně nebo v kombinaci s ampicilinem. Lepší přežití ve skupinách léčených azitromycinem/klindamycinem bylo spojeno s oslabenou zánětlivou reakcí v dýchacích cestách charakterizovanou snížením počtu zánětlivých buněk i koncentrací prozánětlivých cytokinů, jakož i méně závažnými histopatologickými změnami .

Kromě výše uvedených účinků makrolidů na tlumení potenciálně škodlivých reakcí při akutních bakteriálních infekcích způsobených patogeny citlivými na makrolidy stojí za zmínku, že tyto látky rovněž inhibují produkci prozánětlivých toxinů patogeny zdánlivě rezistentními na makrolidy. Nehledě na již zmíněný inhibiční účinek makrolidů na produkci shiga toxinů E. coli, bylo rovněž hlášeno, že tyto látky inhibují produkci pneumolysinu makrolidově rezistentními kmeny pneumokoků jak in vitro, tak in vivo. V dřívější studii Lagrou et al. uvedli, že vystavení kmene Streptococcus pneumoniae exprimujícího ermAM, produkujícího ribozomální metylázu a rezistentního vůči makrolidům, sub-MIC koncentraci erytromycinu zabránilo adherenci bakterií k buňkám lidského nosního respiračního epitelu . Ačkoli růst bakterií nebyl ovlivněn, expozice erytromycinu téměř zcela oslabila produkci pneumolysinu, který byl pravděpodobnou příčinou narušení adherence bakterií . Tato zjištění byla potvrzena v pozdější studii, v níž Fukuda et al. uvedli, že azitromycin i klaritromycin v koncentracích 1 – 4 μg/ml inhibují produkci pneumolysinu ermB a mefE/A koexprimujícími, makrolidově rezistentními kmeny pneumokoků in vitro . Bylo zjištěno, že podávání těchto látek myším (40-200 mg/kg) experimentálně infikovaným pneumokoky rezistentními vůči makrolidům vedlo k prodloužení přežití, které bylo spojeno se snížením koncentrací pneumolysinu v dýchacích cestách. Podobné nálezy popsali Anderson et al., kteří uvedli, že vystavení kmene S. pneumoniae exprimujícího ermB a rezistentního vůči makrolidům vedlo k významnému útlumu produkce pneumolysinu, zatímco amoxicilin, ceftriaxon, ciprofloxacin, doxycyklin a tobramycin byly neúčinné .

Nejnověji se Cockeran a spol. pokusili identifikovat molekulární podstatu inhibičních účinků makrolidů na produkci pneumolysinu makrolidově rezistentními kmeny pneumokoků . Pozorovali, že vystavení 8 různých kmenů exprimujících ermB a rezistentních vůči makrolidům (každý s hodnotou MIC >256 μg/ml) klaritromycinu vedlo k významnému prodloužení lag fáze bakteriálního růstu (4,9-12,2 hodiny ve srovnání s 1,2-4,9 hodiny u neexponovaných bakterií). Ačkoli byla patrná rychlá indukce genu ermB, podle čtyřnásobného nárůstu mRNA během 15 minut po expozici antibiotiku je syntéza ribozomální metylázy pravděpodobně ztížena v důsledku vazby klaritromycinu na peptidový výstupní tunel velké ribozomální podjednotky, což blokuje prodlužování peptidového řetězce . Důsledkem je přechodná citlivost v důsledku pomalého získávání fenotypu plné rezistence.

Další mechanismy, které byly popsány jako základ účinnosti makrolidů u myších modelů experimentálních infekcí, zahrnují vysokou míru intracelulární akumulace těchto látek fagocyty a epiteliálními buňkami, jakož i jejich příznivé, sekundární protizánětlivé vlastnosti popsané níže .

2.1. Účinnost makrolidů na myší modely infekcí Makrolidy a Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa je perzistentní oportunní patogen, který kolonizuje dýchací cesty imunokompromitovaných jedinců a způsobuje chronickou, neúčinnou zánětlivou odpověď. To následně vede k zánětem zprostředkovanému poškození tkání a plicní dysfunkci a je zvláště závažné u pacientů s cystickou fibrózou. Makrolidy sice neovlivňují růst P. aeruginosa, nicméně působí protektivně tím, že inhibují produkci faktorů podporujících perzistenci a prozánětlivých faktorů virulence. Mezi ně patří (i) proadhezivní pili typu IV, (ii) tkáň poškozující pseudomonální elastáza, (iii) prozánětlivý rhamnolipid a (iv) alginát a biofilm . Alginát je exopolysacharid, který funguje jako antifagocytární kapsle, zatímco biofilm je extracelulární polymerní matrix, která se vytváří sama a v níž je patogen izolován jak proti antibiotikům, tak proti buněčné a humorální obraně hostitele.

Tyto protiinfekční, protizánětlivé aktivity makrolidů, včetně erytromycinu, klaritromycinu a azitromycinu, zaměřené na P. aeruginosa, se zřejmě zaměřují na quorum sensing u P. aeruginosa. Quorum sensing je mechanismus mikrobiální mezibuněčné komunikace využívající difúzní signální molekuly známé jako autoinduktory, které umožňují bakteriím detekovat a regulovat hustotu jejich populace a regulovat virulenci . Gramnegativní bakterie nejčastěji využívají autoinduktory rodiny typu I známé jako N-acylované-L-homoserinové laktony jako primární mediátory kvorum sensingu . Bylo zjištěno, že azitromycin i klaritromycin inhibují produkci této třídy autoinduktorů u P. aeruginosa . Důležité je, že tyto účinky byly patrné při sub-MIC koncentracích obou makrolidů, které v případě azithromycinu činily 2 μg/ml . V případě tvorby biofilmu se ukázalo, že kvalita biofilmu, na rozdíl od iniciace syntézy, je makrolidy narušena, což má za následek změněnou architekturu, strukturu a hustotu, což podporuje průnik antibiotik . Protizánětlivé účinky makrolidů zaměřené na patogeny jsou shrnuty v tabulce 1.

Výše uvedené antimikrobiální/protizánětlivé aktivity makrolidů jsou prokazatelně přínosné zejména jako strategie proti P. aeruginosa při dlouhodobé léčbě cystické fibrózy , jakož i dalších chronických zánětlivých onemocnění dýchacích cest popsaných níže. Přínosy dlouhodobého podávání makrolidů však musí být vyváženy potenciálními riziky, mezi něž patří vznik rezistence na makrolidy a zejména zvýšená náchylnost k infekci netuberkulózními mykobakteriemi v důsledku narušení lysozomální acidifikace .

3. Účinky makrolidů na mechanismy vrozeného a adaptivního imunitního systému

Kromě protizánětlivého působení zaměřeného na patogeny bylo také zjištěno, že makrolidy inhibují prozánětlivou aktivitu buněk vrozeného i adaptivního imunitního systému.

3.1. Účinky makrolidů na vrozený a adaptivní imunitní systém Vrozená imunita

V rámci vrozené imunity se zdá, že převažující protizánětlivé aktivity makrolidů je dosaženo prostřednictvím modulace prozánětlivých aktivit neutrofilů, zejména inhibice produkce silného aktivátoru a chemoatraktantu neutrofilů, IL-8 . Zvýšené množství IL-8 ve sputu a bronchoalveolární laváži je spojeno se závažností chronických zánětlivých onemocnění, jako je cystická fibróza (CF) a difúzní panbronchiolitida (DPB) . Bylo prokázáno, že azitromycin, erytromycin a klaritromycin tlumí produkci a sekreci IL-8 buňkami hladkého svalstva dýchacích cest, alveolárními makrofágy a lidskými gingiválními fibroblasty , stejně jako dalších cytokinů, jako jsou (i) IL-1α a IL-2 myšími makrofágy a splenocyty; (ii) IL-1β, GM-CSF, TNF-α a MCP-1 z makrofágů a iii) IL-1β, IL-6 a TNF-α z monocytů periferní krve . Předpokládá se, že je to důsledek potlačení jaderné translokace několika transkripčních faktorů makrolidy, konkrétně nukleárního faktoru- (NF-) κB, aktivátorového proteinu- (AP-) 1 a specifického proteinu 1 v různých typech zánětlivých a strukturálních buněk . Předpokládá se, že inhibice intracelulární signalizace prostřednictvím drah extracelulárním signálem regulované kinázy 1 a 2 (ERK 1/2) a p38 mitogenem aktivované proteinkinázy (MAPK) zprostředkovává snížení regulace NF- κ-B, AP-1 a proteinu specifičnosti 1 v reakci na klaritromycin . Kromě toho bylo prokázáno, že azithromycin tlumí indukci IL-12p40 zprostředkovanou LPS/IFN-γ, pravděpodobně inhibicí vazby AP-1, nukleárního faktoru aktivovaných T-buněk (NFAT) a interferon consensus sequence binding proteinu (ICSBP) na vazebné místo DNA promotoru IL-12p40 . To se také může ukázat jako důležitý mechanismus regulace protizánětlivých účinků azitromycinu v makrofázích.

Zajímavé je, že schopnost makrolidových antibiotik modulovat expresi cytokinů lidskými neutrofily a jejich schopnost snižovat nebo zvyšovat cytokiny pravděpodobně závisí na přítomnosti nebo nepřítomnosti bakterií . Bylo prokázáno, že klarithromycin inhibuje produkci IL-6 a TNF-α neutrofily primediovanými lipopolysacharidem (LPS), zatímco zvyšuje jejich expresi, pokud jsou přítomny bakterie . Shinkai et al. uvedli, že klaritromycin zpočátku zvýšil sekreci IL-8 bronchiálními epiteliálními buňkami prostřednictvím signalizace ERK, ale později signalizaci ERK inhiboval, což vedlo ke snížení (normalizaci) sekrece tohoto chemokinu. Předpokládá se, že k imunomodulaci dochází částečně postupnými cykly inhibice a aktivace ERK 1/2 . Tato modulace ERK 1/2 a transkripčních faktorů je konzistentní a nesouvisí s antimikrobiálními vlastnostmi makrolidů.

Nehledě na interferenci s produkcí IL-8 monocyty/makrofágy a různými typy strukturálních buněk bylo popsáno několik dalších mechanismů, kterými makrolidy inhibují migraci neutrofilů. Patří mezi ně i) snížení syntézy a exprese endoteliálních adhezních molekul ICAM-1 a VCAM-1, pravděpodobně v důsledku snížení syntézy IL-1β a TNF-α tkáňovými makrofágy a jinými typy buněk , ii) interference s expresí β2-integrinů na aktivovaných neutrofilech , iii) snížení syntézy leukotrienu B4, který je silným chemoatraktantem neutrofilů, pravděpodobně jako sekundární důsledek inhibičních účinků na cytokiny/chemokiny , a iv) zásah do syntézy a uvolňování matrixových metaloproteináz (MMP-) 2, 7 a 9 z fibroblastů nosních polypů i neutrofilů prostřednictvím antagonismu aktivace NF-κB a AP-1 . MMP usnadňují migraci neutrofilů.

Makrolidy mohou navíc zasahovat i do signalizačních mechanismů iniciovaných aktivací receptorů podobných Toll (TLR). TLRs hrají klíčovou roli ve vrozené obraně hostitele proti virovým a mikrobiálním patogenům tím, že podporují uvolňování cytokinů mobilizujících neutrofily, IL-8 a TNF-α, zejména z tkáňových makrofágů a epiteliálních buněk. Ošetření dendritických buněk odvozených od monocytů erytromycinem mělo za následek zvýšení regulace TLR2, snížení regulace TLR3 a žádný vliv na expresi TLR4 . Bylo však zjištěno, že klaritromycin snižuje expresi TLR4 na monocytech infikovaných Helicobacter pylori . Tyto výsledky naznačují, že makrolidy mohou selektivně snižovat zánětlivé reakce, které jsou výsledkem interakce virů a gramnegativních bakterií s TLR3, respektive TLR4, při zachování interakce grampozitivních bakterií s TLR2 .

Další protizánětlivé interakce makrolidů s neutrofily zahrnují interferenci s tvorbou reaktivních forem kyslíku (ROS) těmito buňkami . Ačkoli může existovat několik mechanismů, navrhuje se, že základem těchto účinků je membránově stabilizační aktivita, která neutralizuje senzitivní působení bioaktivních fosfolipidů, jako je lysofosfatidylcholin, destičky aktivující faktor (PAF) a lysoPAF, na membránově asociovaný komplex neutrofilů generující superoxidy, NADPH oxidázu . Bylo rovněž zjištěno, že makrolidy vyvolávají v eukaryotických buňkách fosfolipidózu, jejíž velikost zřejmě koreluje s protizánětlivou aktivitou . Bylo také zjištěno, že makrolidy potlačují produkci jiného typu ROS, oxidu dusnatého, aktivovanými makrofágy, pravděpodobně tím, že zasahují do indukce inducibilní syntázy oxidu dusnatého prostřednictvím antagonismu NF-κB . Protizánětlivé interakce makrolidů s buňkami vrozeného imunitního systému jsou shrnuty v tabulce 2.

Kromě účinků na neutrofily a makrofágy mohou makrolidy, jak bylo zmíněno výše, také snižovat prozánětlivé aktivity strukturálních buněk, zejména epiteliálních buněk. Epitelové buňky dýchacích cest poskytují nejen mechanickou bariéru pro vdechované mikroorganismy, ale podílejí se také na přímém usmrcování mikrobiálních patogenů a také na aktivaci dalších buněk vrozeného imunitního systému . Horní a dolní dýchací cesty jsou vystlány vysoce specializovaným řasinkovým sloupcovým epitelem, který spolu s hlenovou vrstvou pokrývající tyto buňky tvoří mukociliární eskalátor, jehož funkcí je udržovat dolní dýchací cesty bez patogenů . Bylo prokázáno, že makrolidy stimulují frekvenci ciliárních kmitů a zlepšují mukociliární clearance . Navíc bylo prokázáno, že erytromycin, azitromycin, klaritromycin a roxitromycin inhibují chemotaxi a infiltraci neutrofilů do dýchacích cest a následně potlačují syntézu a uvolňování hlenu inhibicí exprese genu muc5ac . Klaritromycin inhibuje expresi genu muc5ac, zatímco u azitromycinu bylo prokázáno, že inhibuje produkci muc5ac způsobem závislým na ERK 1/2 . Makrolidy mohou také snižovat produkci sputa inhibicí sekrece chloridů . Kromě těchto protizánětlivých účinků makrolidů na epiteliální buňky bylo také zjištěno, že tyto látky chrání řasinkový respirační epitel před poškozujícími účinky bioaktivních fosfolipidů odvozených od hostitele .

3.2. Účinky makrolidů na buňky dýchacího systému Adaptivní imunita

Ačkoli jsou lymfocyty nezbytné pro adaptivní imunitní reakce na patogeny, mohou hrát také škodlivou roli při zánětlivých stavech, jako je autoimunita a bronchiální astma. Několik studií popsalo protizánětlivé účinky makrolidů na lymfocyty, zejména na T-lymfocyty. Patří mezi ně inhibice proliferace (i) Jurkat T buněk ošetřených erytromycinem a jeho neantibakteriálními deriváty ; (ii) CD4 T buněk, když byly jako antigen prezentující buňky použity dendritické buňky ošetřené klaritromycinem a roxitromycinem a buňky neošetřené ; (iii) mononukleární buňky periferní krve léčené azitromycinem, klaritromycinem a roxitromycinem a aktivované konkanavalinem-A nebo toxinem syndromu toxického šoku-1 ; a iv) T buňky pacientů s bronchiálním astmatem citlivých na alergeny roztočů domácího prachu léčené roxitromycinem a stimulované antigenem roztočů . Naproti tomu pacienti s cystickou fibrózou, kteří byli léčeni klaritromycinem (250 mg/den) a sledováni po dobu jednoho roku, vykazovali trvalé zvýšení proliferačních odpovědí ex vivo lymfocytů periferní krve aktivovaných mitogenem T-buněk, fytohemaglutininem , což pravděpodobně odráží přechodné inhibiční účinky makrolidů.

Účinky makrolidů na produkci cytokinů T-lymfocyty byly rovněž popsány v řadě studií. Pukhalsky a kol. ve své studii zaznamenali zvrat poměru IFN-γ/IL-4 v séru u pacientů s cystickou fibrózou léčených klaritromycinem, což je slučitelné s potenciálně prospěšným zvýšením poměru Th1/Th2 . Jiní také uváděli, že roxithromycin a klarithromycin zvýšily poměr Th1/Th2 snížením produkce IL-4 a IL-5, aniž by ovlivnily hladiny IL-2 a IFN-γ v několika experimentálních systémech, včetně (i) T buněk izolovaných z krve zdravých osob a osob s alergickou rýmou , (ii) antigenem roztočů domácího prachu indukované odpovědi lymfocytů periferní krve pacientů s bronchiálním astmatem citlivých na roztoče , a (iii) mononukleárních leukocytů izolovaných z krve zdravých dárců a stimulovaných pH 12-myristát 13-acetátem (PMA) a ionomycinem . Na rozdíl od těchto zjištění Park et al. uvedli, že pacienti s difuzní panbronchiolitidou, kteří byli dlouhodobě léčeni erytromycinem, vykazovali snížené hladiny IL-2 a IFN-γ při zvýšených hladinách IL-4, IL-5 a IL-13 v tekutině z bronchoalveolární laváže, což naznačuje posun od produkce cytokinů Th1 k Th2 po léčbě makrolidem . Inhibice produkce cytokinů T-lymfocyty makrolidy byla prokázána i v různých dalších studiích .

Léčba makrolidy ovlivňuje také chemotaxi a apoptózu T-buněk. Th1, Th2, ale ne T regulační buňky, léčené roxithromycinem, vyvolávaly sníženou chemotaktickou odpověď na chemokiny IP10 (IFN-γ indukovatelný protein 10) a TARC (chemokin regulovaný brzlíkem a aktivací) . Kromě toho bylo zjištěno, že erytromycin, klaritromycin, azitromycin a josamycin indukují apoptózu lymfocytů, což potenciálně snižuje počet lymfocytů v plicích pacientů s chronickými onemocněními dýchacích cest .

Kromě účinků na T-lymfocyty makrolidy zřejmě ovlivňují také B-lymfocyty, konkrétně expresi ko-stimulačních molekul. Asano a kol. uvedli, že léčba B-lymfocytů izolovaných ze slezin myší BALB/c roxithromycinem (5,0 μg/ml) vedla k významnému potlačení exprese kostimulačních molekul CD40, CD80 a CD86 vyvolané antigenní stimulací in vitro . Protizánětlivé interakce makrolidů s buňkami adaptivního imunitního systému jsou uvedeny v tabulce 3.

Z mechanistického hlediska se tyto imunomodulační aktivity makrolidů zdají být polymodální. Nicméně převaha důkazů svědčí ve prospěch inhibice fosforylace kinázy 1/2 regulované extracelulárním signálem (ERK 1/2) a aktivace NF-κB jako převládajících mechanismů .

4. Jaké jsou hlavní účinky makrolidů? Imunolidy

Klinická účinnost makrolidů v terapii zdánlivě nemikrobiálních chronických zánětlivých onemocnění dýchacích cest podnítila návrh a vývoj nové třídy makrolidů, známých jako imunolidy, které jsou oslabeny s ohledem na antimikrobiální aktivitu při zachování protizánětlivých vlastností . Patří k nim i) deriváty 9-(S)-dihydroerytromycinu, u nichž byla prokázána působivá protizánětlivá aktivita na myším modelu ušního edému vyvolaného esterem fosforu , a ii) nověji řada EM900 nových 12členných neantibiotických makrolidů odvozených od erytromycinu-A . Bylo zjištěno, že EM900 podporuje diferenciaci monocytů na makrofágy a zároveň potlačuje aktivaci NF-κB a expresi genů IL-1β, IL-8 a TNF-α v lidské epiteliální buněčné linii dýchacích cest (A549) aktivované IL-1β, jakož i expresi genu pro mucin (muc5ac) buňkami HM3-muc5ac . Ačkoli je vývoj imunolidů slibný, zůstává v preklinických stadiích. Nicméně jsme přesvědčeni, že právě kombinace antimikrobiálních a imunomodulačních vlastností, jak bylo popsáno dříve, s největší pravděpodobností propůjčí skupině makrolidů/azalidů/ketolidů optimální protizánětlivou aktivitu.

5 . Klinické stavy, u nichž se makrolidy používají především pro své protizánětlivé, imunomodulační vlastnosti

Mnoho zdravotních stavů, u nichž se makrolidy používají především pro své alternativní vlastnosti, nikoli pro svou antimikrobiální aktivitu, jsou chronická onemocnění dýchacích cest, horních i dolních cest dýchacích, u nichž hraje hlavní patogenetickou roli zánět . Zatímco u některých z těchto poruch, jako je DPB a CF, jsou důkazy pro použití makrolidů dobře přijatelné, takže tyto látky byly mezinárodně zařazeny jako součást standardní péče, u jiných stavů jsou však důkazy poněkud méně podložené a tyto látky se zde používají mnohem selektivněji, a to zejména v případech, které neodpovídají dostatečně na standardnější léčbu. Alternativní mechanismy, díky nimž se zdá, že makrolidy mají přínos, se většinou týkají cytoprotektivních účinků těchto látek na lidský dlaždicový epitel, jejich protizánětlivé, imunomodulační aktivity a jejich inhibiční aktivity proti mechanismům quorum sensing řady důležitých patogenů dýchacích cest, jak již bylo uvedeno dříve . Tabulka 4 uvádí některé z nejčastějších stavů, u nichž se zvažuje použití makrolidů. Dále jsou uvedeny stručné souhrny důkazů o možném přínosu a/nebo úloze makrolidů u různých zdravotních stavů, které vycházejí z přehledu příslušných vědeckých studií a přehledů.

5.1. Difuzní panbronchiolitida (DPB)

DPB je chronické zánětlivé onemocnění dýchacích cest, které se vyskytuje u mnoha skupin obyvatelstva, ale nejčastěji u jedinců japonského původu . Hlavním projevem je kašel, produkce sputa a postupná dušnost a pacienti jsou velmi často kolonizováni pseudomonálními izoláty. Bez jakékoli léčby je výsledek DPB neutěšený. Chronická léčba nízkými dávkami makrolidů je léčbou volby a má zásadní pozitivní vliv na přirozený průběh tohoto onemocnění .

5.2. Chronická léčba nízkými dávkami makrolidů je léčbou volby a má zásadní pozitivní vliv na přirozený průběh tohoto onemocnění. Cystická fibróza (CF)

CF je autozomálně recesivně dědičné onemocnění vyskytující se převážně u kavkazské populace, při kterém dochází k abnormalitám v transportu iontů epiteliálními buňkami v důsledku defektů transmembránového regulátoru CF, což vede ke zvýšené viskozitě sputa, stáze sekretu, infekci a zánětu dýchacích cest a progresivní bronchiektázii. V posledních 10 letech bylo provedeno nesčetné množství studií hodnotících možnou roli dlouhodobé léčby makrolidy u tohoto onemocnění . Při jejich celkovém hodnocení existují jednoznačné důkazy o tom, že dlouhodobá léčba makrolidy má u pacientů s CF přínos z hlediska klinicky relevantních koncových ukazatelů a léčba makrolidy zaujímá významné místo v pokynech pro její léčbu, zejména u případů infikovaných Pseudomonas aeruginosa, u nichž dochází k přidruženému zhoršení plicních funkcí. Je zajímavé, že mechanismy účinku makrolidů u těchto pacientů s CF zřejmě souvisejí nejen s jejich antineutrofilní, protizánětlivou aktivitou, ale také s jejich škodlivými účinky na biologii P. aeruginosa, které byly dobře charakterizovány .

5.3. Mechanismy účinku makrolidů u těchto nemocných s CF Bronchiektázie jiné než CF

Bronchiektázie je stav, který se nejčastěji vyskytuje jako důsledek chronické infekce a zánětu dýchacích cest. Při tomto onemocnění vede obstrukce dýchacích cest spojená především s bakteriální infekcí a s ní spojeným zánětem dýchacích cest k „začarovanému kruhu“ chronické infekce a zánětu s postupným poškozením řasinkového epitelu vystýlajícího dýchací cesty a následně jeho základních struktur. Tento stav je spojen nejen s onemocněním dýchacích cest přerušovaným opakovanými akutními infekčními exacerbacemi, ale také s chronickým systémovým oslabením, které vede ke značné morbiditě a dokonce i mortalitě. Vzhledem k tomu, že chronický zánět dýchacích cest je ústředním prvkem patogeneze tohoto onemocnění a bylo prokázáno, že jen málo jiných léčebných postupů dokáže změnit jeho přirozený průběh, není překvapivé, že se u tohoto onemocnění zkouší nejrůznější protizánětlivé léčebné postupy, z nichž se jako nejslibnější jeví makrolidy . Zájem o použití makrolidů u bronchiektázií jiných než CF se rozvinul po jejich úspěšném použití u pacientů s CF. V malých klinických studiích byly zjištěny příznivé účinky dlouhodobého užívání makrolidů u bronchiektázií bez CF. Ve většině těchto studií byl jasně prokázán pokles objemu sputa a v některých i pokles frekvence exacerbací. Kromě toho v malém počtu, v nichž to bylo testováno, došlo ke zlepšení parametrů plicních funkcí nebo ke snížení hyperreaktivity dýchacích cest. Obvyklým doporučením pro tento stav je vyzkoušet léčbu makrolidy ve vybraných případech po dobu 3-6 měsíců a léčbu ukončit, pokud není jasný důkaz o přínosu pro pacienta ve smyslu zlepšení kvality života nebo snížení frekvence exacerbací.

5.4. Léčba makrolidy v případě, že se jedná o závažné onemocnění, které se vyskytuje v souvislosti se zhoršením kvality života nebo snížením frekvence exacerbací. Bronchiolitis obliterans (BOs)

BO je jedním z projevů chronické rejekce po transplantaci plic nebo kostní dřeně a je hlavní příčinou omezeného přežívání a úmrtí u příjemců transplantovaných plic. Ačkoli přesná patogeneze ještě nebyla objasněna, zdá se, že vzniká jako důsledek opakovaných inzultů dýchacích cest. V poslední době je značný zájem o použití makrolidů u tohoto závažného onemocnění, u kterého ostatní terapie spíše zklamaly nebo jsou spojeny se značnými vedlejšími účinky . Byly provedeny studie, které zkoumaly nejen účinky makrolidů jako terapie tohoto stavu, ale nově také jeho prevenci. Při přehledu různých terapeutických studií bylo řečeno, že existují rozdíly v klinickém spektru a odpovědi na makrolidy u pacientů s BO a že ty případy, které jsou spojeny s převážně neutrofilní patogenezí, na makrolidy reagují, zatímco ty, které jsou spojeny s převážně fibroproliferativní odpovědí (tzv. tradiční BO), nikoliv.

5.5. Léčba BO Chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN)

V novějších definicích CHOPN se náležitě uznává skutečnost, že u tohoto onemocnění dochází k abnormálnímu zánětlivému procesu v dýchacích cestách, který je sice zpočátku nejčastěji spojen s kouřením cigaret, ale v určité fázi se stává samovolným a přispívá k postupnému zhoršování stavu, které může být pozorováno u pacientů s CHOPN, a to i u těch, kteří přestali kouřit. Zatímco makrolidy mohou být používány k antibiotické léčbě akutních exacerbací CHOPN, byly provedeny také studie, v nichž jsou tyto látky používány pro jejich protizánětlivé a imunomodulační účinky a jejich vliv na sekreci hlenu. Ve většině těchto studií bylo zaznamenáno snížení produkce sputa a zlepšení jeho kvality, zatímco v některých bylo pozorováno zlepšení kvality života, různých klinických ukazatelů a příležitostně i parametrů plicních funkcí. Důležité je, že některé studie naznačují, že léčba makrolidy může změnit průběh CHOPN tím, že snižuje počet i trvání akutních exacerbací .

5.6. Astma

Je již řadu let známo, že astma je chronické zánětlivé onemocnění dýchacích cest, přičemž zánět je zprostředkován různými buňkami a mediátory, které jsou zodpovědné za projevy včetně příznaků, poruch plicních funkcí a hyperreaktivity dýchacích cest. Terapie se proto provádí především protizánětlivými látkami, zejména inhalačními kortikosteroidy, ale bylo zjištěno, že řada dalších léků používaných při léčbě astmatu má rovněž protizánětlivou aktivitu. Ačkoli velká část zánětu dýchacích cest může být způsobena alergickými/atopickými reakcemi, předpokládá se také, že chronická infekce dolních cest dýchacích Mycoplasma pneumoniae a Chlamydia pneumoniae, což jsou mikroorganismy, které reagují na léčbu makrolidy, může iniciovat zánět dýchacích cest a astma, a je proto potenciálně vhodná pro léčbu makrolidy. Všechny tyto úvahy jsou důvodem pro použití makrolidů u astmatu v naději na dosažení účinnější kontroly astmatu. Ačkoli byla v posledních letech provedena řada studií s použitím různých makrolidů, přičemž některé z nich prokázaly mírný přínos, celkové údaje naznačují, že dlouhodobá léčba makrolidy u astmatu nemá význam, ačkoli taková léčba může být přínosná u některých podskupin pacientů, jako jsou ti, kteří byli popsáni dříve .

5.7. Zápal plic

Antibiotická léčba u pacientů se zápalem plic je krátkodobá, zaměřená na léčbu infekce a eradikaci mikroorganismu. Stále však probíhá rozsáhlá diskuse o tom, jaký antibiotický režim představuje optimální terapii u hospitalizovaných případů komunitní pneumonie (CAP), včetně těch, které vyžadují přijetí na jednotku intenzivní péče (JIP). Nesčetné studie u vážněji nemocných hospitalizovaných pacientů s CAP naznačují, že výsledek se zlepšuje použitím kombinované antibiotické terapie, nejčastěji přidáním makrolidu ke standardní beta-laktamové terapii . Tento poznatek je třeba vyvážit dalšími studiemi, které naznačují, že výsledek je podobný při srovnání monoterapie fluorochinolony s kombinací beta-laktamů a makrolidů u nekriticky nemocných pacientů . U případů, které nejsou na jednotce intenzivní péče, tedy většina pokynů doporučuje jednu z možností, zatímco u pacientů na jednotce intenzivní péče se vždy doporučuje kombinovaná léčba bez ohledu na to, který z těchto přípravků se použije. Je zajímavé, že v jedné studii u intubovaných pacientů na jednotce intenzivní péče byl výsledek lepší při použití makrolidů než kombinace fluorochinolonů . Důvod, proč je kombinovaná léčba makrolidy spojena s lepším výsledkem u pacientů s CAP, není jistý a může být multifaktoriální; mnozí se však domnívají, že může souviset s protizánětlivými imunomodulačními účinky těchto látek . Zdá se, že toto tvrzení podporují dvě nedávné studie . V první studii bylo užívání makrolidů spojeno se sníženou mortalitou u pacientů s CAP a těžkou sepsí, a to i v případě, že infekce byla způsobena makrolidově rezistentními patogeny . Dále placebem kontrolovaná randomizovaná klinická studie provedená s cílem zjistit, zda u pacientů se sepsí a ventilátorem asociovanou pneumonií (VAP), převážně způsobenou gramnegativními patogeny, došlo ke zlepšení výsledků, pokud byl ke standardní antibiotické terapii přidán makrolid, prokázala, že klaritromycin urychlil odeznění VAP a odpojení od mechanické ventilace a oddálil úmrtí u těch, kteří nakonec na sepsi zemřeli. Kromě toho Kovaleva a kol. ve zcela nedávném přehledu literatury dospěli k závěru, že makrolidy zřejmě tlumí zánětlivou reakci během CAP . Na podporu tohoto tvrzení Walkey a Weiner také nedávno uvedli, že pacienti s akutním poškozením plic (ALI), převážně spojeným s pneumonií, kteří byli léčeni makrolidy, měli významně nižší 180denní úmrtnost a kratší dobu do úspěšného ukončení mechanické ventilace než pacienti léčení fluorochinolony nebo cefalosporiny .

5.8. Onemocnění horních cest dýchacích

Byla také provedena řada studií zkoumajících použití makrolidů u onemocnění horních cest dýchacích, jako je chronická rinosinusitida, a zdá se, že jsou slibné . Tyto studie zjevně trpí metodologickými problémy, o nichž je pojednáno níže, a je třeba je vhodným způsobem zopakovat, než bude možné vyvodit závěry o hodnotě makrolidů a jejich použití u onemocnění horních cest dýchacích, ačkoli se doporučení pro použití makrolidů za určitých okolností objevují v mnoha mezinárodních pokynech pro léčbu rinosinusitidy. Stejně jako u mnoha již diskutovaných stavů se předpokládá, že tyto potenciální přínosy souvisejí s protizánětlivou, imunomodulační aktivitou makrolidů a jejich účinkem na virulenci a poškození tkání způsobené chronickými kolonizujícími bakteriemi .

6. Závěry

Z různých studií je zřejmé, že makrolidy mají jednoznačnou úlohu u stavů, jako je DPB a CF, a možná i další příznivé účinky na nemocnost a možná i úmrtnost u různých dalších onemocnění dýchacích cest. Další studie navíc odhalily potenciální příznivé účinky i u různých poruch nesouvisejících s dýchacími cestami. Mnohé z těchto studií trpí tím, že jsou omezené z hlediska rozsahu, počtu pacientů a délky léčby a sledování. Je proto zřejmé, že u mnoha z těchto stavů jsou zapotřebí další studie, které by objasnily takové otázky, jako u kterých pacientů by se tyto látky měly používat, který makrolidový lék je/je nejlepší, jaké dávkovací schéma je vhodné, jak dlouho by měla léčba pokračovat a jaké jsou dlouhodobé vedlejší účinky?

.