Pathogen- and Host-Directed Anti-Inflammatory Activities of Macrolide Antibiotics

Abstract

Antibioticele macrolide posedă mai multe proprietăți secundare, benefice, care completează activitatea lor antimicrobiană primară. În plus față de nivelurile ridicate de penetrare tisulară, care pot contracara agenții patogeni bacterieni aparent rezistenți la macrolide, acești agenți posedă, de asemenea, proprietăți antiinflamatorii, fără legătură cu activitatea lor antimicrobiană primară. Macrolidele vizează atât celulele sistemului imunitar înnăscut și adaptativ, cât și celulele structurale, și sunt benefice în controlul răspunsurilor inflamatorii dăunătoare în timpul infecției bacteriene acute și cronice. Aceste activități antiinflamatorii secundare ale macrolidelor par a fi deosebit de eficiente în atenuarea inflamației mediate de neutrofile. Acest lucru, la rândul său, poate contribui la utilitatea acestor agenți în tratamentul tulburărilor inflamatorii acute și cronice, atât de origine microbiană, cât și nemicrobiană, predominant la nivelul căilor respiratorii. Această lucrare se concentrează pe diferitele mecanisme ale activității antiinflamatorii mediate de macrolide care vizează atât agenții patogeni microbieni, cât și celulele sistemului imunitar înnăscut și adaptativ, cu accent pe relevanța lor clinică.

1. Introducere

Macrolidele, care sunt în primul rând antibiotice, aparțin grupului de produse naturale polichetide . Ele își derivă numele din trăsăturile structurale caracteristice, un inel de lactonă macrociclică la care sunt atașate diverse zaharuri deoxi, cel mai frecvent cladinoză și desosamină . Cele mai importante antibiotice macrolide sunt compuși cu 14, 15 și 16 membri. Structura moleculară a eritromicinei cu 14 membri, prototipul macrolidelor, este prezentată în figura 1. Problemele de eliberare a medicamentului care rezultă din instabilitatea acidă au determinat proiectarea unor macrolide mai noi. Acești compuși includ (i) claritromicina, roxitromicina, diritromicina, precum și cetolidele și fluorocetolidele, care au toate o structură inelară cu 14 membri; (ii) azitromicina cu 15 membri; și (iii) agenții cu 16 membri spiramicină, rokitamicină și josamicină.

Figura 1

Structura moleculară a eritromicinei, prototipul macrolidic cu 14 membri .

Abioticele macrolide sunt în general utilizate pentru tratarea infecțiilor respiratorii și ale țesuturilor moi cauzate de bacteriile Gram-pozitive. Ele sunt, de asemenea, active împotriva rickettsiae, chlamydiae și Mycoplasma pneumoniae, precum și împotriva unor agenți patogeni bacterieni Gram-negativi, inclusiv Bacteroides fragilis, Bordetella pertussis, specii de Campylobacter, Haemophilus influenzae, Helicobacter pylori, Legionella pneumophila, Moxarella catarrhalis și specii de Neisseria. Macrolidele mai avansate, azitromicina și claritromicina, precum și cetolidele/fluorocetolidele, au mai multe avantaje distincte față de eritromicină. Acestea includ un spectru de activitate extins, o farmacocinetică, o farmacodinamică și o tolerabilitate îmbunătățite, precum și administrarea o singură dată pe zi . Azitromicina și, într-o mai mică măsură, claritromicina se remarcă prin concentrațiile lor ridicate și prelungite la locurile de infecție, atingând niveluri tisulare de 10-100 de ori și, respectiv, de 2-20 de ori mai mari decât concentrațiile serice . Ambii agenți sunt, de asemenea, concentrați la nivel intracelular de către macrofagele alveolare, atingând niveluri de aproximativ 400 de ori (claritromicina) și 800 de ori (azitromicina) peste concentrațiile serice . Cetolida, telitromicina, are, de asemenea, o penetrare excelentă în țesuturile bronhopulmonare și în macrofage, în timp ce macrolidele și agenții asemănători macrolidelor sunt, de asemenea, acumulați de leucocitele polimorfonucleare (PMNL), care, la rândul lor, efectuează livrarea activă a acestor agenți la locurile de infecție bacteriană .

În ceea ce privește mecanismul lor de acțiune antimicrobiană, macrolidele sunt inhibitori ai sintezei proteice bacteriene. Acest lucru se realizează prin legarea reversibilă a acestor agenți la situsul P al subunității 50S a ribozomului bacterian . Interacțiunea dintre macrolide și ribozom are mai multe consecințe evidente, toate având ca rezultat inhibarea sintezei proteice bacteriene. Acestea sunt: (i) interferența cu peptidiltransferaza, împiedicând alungirea lanțului polipeptidic; (ii) inhibarea translocației ribozomale; și (iii) detașarea intempestivă a peptidil-ARNt din ribozom . Macrolidele, cetolidele și fluorocetolidele posedă 1, 2 și, respectiv, 3 situsuri de legare ribozomală . Deși sunt predominant bacteriostatice, concentrațiile tisulare și macrofage/PMNL ridicate atinse de macrolide și de agenții asemănători macrolidelor pot favoriza activitatea bactericidă in vivo.

În pofida activității lor antimicrobiene primare, macrolidele, spre deosebire de majoritatea celorlalte clase de antibiotice, posedă, de asemenea, proprietăți antiinflamatorii benefice. Aceste din urmă efecte sunt obținute prin două mecanisme distincte. În primul rând, ca o consecință a mecanismului lor primar de acțiune antimicrobiană cu țintă ribosomală, acestea inhibă producția de toxine microbiene proinflamatorii și alți factori de virulență. În mod surprinzător, acest mecanism de activitate antiinflamatoare orientată spre agenții patogeni a fost descris, de asemenea, pentru o serie de agenți patogeni bacterieni aparent rezistenți la macrolide, după cum se descrie în continuare. În al doilea rând, s-a raportat că macrolidele posedă activități antiinflamatorii secundare care vizează celulele sistemului imunitar înnăscut și adaptativ, precum și celulele structurale.

Continuarea acestei lucrări este dedicată analizei activităților antiinflamatorii ale macrolidelor și relevanței lor terapeutice.

2. Activități antiinflamatorii ale macrolidelor orientate spre agenți patogeni

Antibioticele cooperează cu apărarea gazdei pentru a eradica agenții patogeni microbieni. În acest context, agenții patogeni expuși la antibiotice sunt slăbiți, crescând vulnerabilitatea lor la apărarea celulară și umorală a gazdei. Deși aceste interacțiuni între antibiotice și apărarea gazdei sunt în mod clar benefice, unele antibiotice pot declanșa răspunsuri inflamatorii supraexuberante, cu consecințe potențial dăunătoare pentru gazda infectată. Printre acestea se numără antibioticele bactericide care țintesc peretele celular, în special beta-lactaminele, precum și fluorochinolonele, care inițiază eliberarea de toxine intracelulare proinflamatorii și de componente ale peretelui celular de la bacteriile deteriorate, care se dezintegrează. Printre acestea se numără toxina pneumococică, pneumolizina, precum și lipopolizaharidele derivate din peretele celular și acizii lipoteichoici. Aceștia inițiază răspunsuri inflamatorii exagerate prin mai multe mecanisme, inclusiv (i) interacțiuni cu receptorii de tip Toll și cu receptorii de tip nucleotide-oligomerizare (NOD-) de pe/în celulele imune și inflamatorii, precum și cu celulele epiteliale; și (ii) activarea cascadelor de complement . Activitățile nocive, proinflamatorii ale beta-lactaminelor și fluorochinolonelor au fost demonstrate într-o serie de studii, fie prin măsurarea eliberării de toxine intracelulare în urma expunerii bacteriilor sensibile la acești agenți antimicrobieni in vitro , fie în modele animale de infecție experimentală în care supraviețuirea este corelată cu potențele antimicrobiene și proinflamatorii ale antibioticelor .

În contrast cu beta-lactamele și fluorochinolonele, antibioticele care inhibă sinteza proteinelor bacteriene, în special macrolidele și agenții asemănători macrolidelor, împiedică eliberarea de toxine proteice proinflamatorii atât de către bacteriile Gram-pozitive, cât și de către cele Gram-negative, precum și producerea altor factori de virulență, cum ar fi adezivii bacterieni și biofilmul. În consecință, acțiunea macrolidelor asupra agenților patogeni are o tendință mult mai mică de a declanșa reacții inflamatorii dăunătoare decât în cazul agenților brusc bactericizi, afirmație care este susținută de un număr considerabil de dovezi experimentale. Aceasta include o serie de studii in vitro care au demonstrat efectele inhibitoare ale macrolidelor și ale agenților asemănători macrolidelor, adesea la concentrații inhibitoare subminimale (MIC), asupra producției de toxine bacteriene proinflamatorii/citocide, cum ar fi (i) pneumolizina de către Streptococcus pneumoniae , (ii) leucocidina Panton-Valentine și α-haemolizina de către Staphylococcus aureus și (iii) toxinele de tip shiga de către tulpinile enterohemoragice de Escherichia coli . În schimb, s-a observat o eliberare exagerată a acestor toxine atunci când bacteriile au fost expuse la beta-lactame sau fluorochinolone .

Aceste constatări au fost confirmate în modele animale de infecție experimentală. Spreer și colab. în mai multe studii care au utilizat un model de meningită experimentală la iepure au raportat că administrarea agentului asemănător macrolidelor, clindamicina, precum și a rifampicinei, dar nu și a beta-lactaminei, ceftriaxona, a redus semnificativ concentrațiile de pneumolizină în lichidul cefalorahidian . Acest lucru a fost asociat cu un răspuns inflamator atenuat și o diminuare a leziunilor neuronale. Mai recent, alții au investigat efectele tratamentului cu (i) doar ampicilină, (ii) doar azitromicină sau clindamicină sau (iii) ampicilină în combinație cu azitromicină sau clindamicină asupra supraviețuirii folosind un model murin de pneumonie pneumococică secundară asociată cu gripa . Cea mai mică rată de supraviețuire la animalele tratate cu antibiotice a fost observată la șoarecii tratați doar cu ampicilină, în timp ce cele mai mari rate au fost observate la cei tratați cu azitromicină sau clindamicină individual sau în combinație cu ampicilină. Supraviețuirea îmbunătățită la grupurile tratate cu azitromicină/clindamicină a fost asociată cu un răspuns inflamator atenuat la nivelul căilor respiratorii, caracterizat prin scăderea atât a numărului de celule inflamatorii, cât și a concentrațiilor de citokine proinflamatorii, precum și prin modificări histopatologice mai puțin severe .

În plus față de efectele menționate mai sus ale macrolidelor de atenuare a răspunsurilor potențial dăunătoare în cadrul infecțiilor bacteriene acute cauzate de agenți patogeni sensibili la macrolide, este demn de remarcat faptul că acești agenți au fost, de asemenea, raportate pentru a inhiba producția de toxine proinflamatorii de către agenți patogeni aparent rezistenți la macrolide. Fără a aduce atingere efectelor inhibitoare ale macrolidelor asupra producției de toxine shiga de către E. coli menționate anterior, s-a raportat că acești agenți inhibă, de asemenea, producția de pneumolizină de către tulpini de pneumococ rezistente la macrolide, atât in vitro, cât și in vivo. Într-un studiu anterior, Lagrou și colab. au raportat că expunerea unei tulpini de Streptococcus pneumoniae rezistentă la macrolide, producătoare de metilază ribosomală, care exprimă ermAM, la o concentrație sub-MIC de eritromicină a împiedicat aderența bacteriei la celulele epiteliale respiratorii nazale umane. Deși creșterea bacteriilor nu a fost afectată, expunerea la eritromicină a atenuat aproape complet producția de pneumolizină, care a fost cauza probabilă a interferenței cu aderența bacteriană. Aceste constatări au fost confirmate într-un studiu ulterior, în care Fukuda et al. au raportat că atât azitromicina, cât și claritromicina, la concentrații de 1-4 μg/mL, au inhibat producția de pneumolizină de către tulpinile de pneumococ rezistente la macrolide ale pneumococului care coexprimă ermB și mefE/A in vitro . S-a constatat că administrarea acestor agenți la șoareci (40-200 mg/kg) infectați experimental cu pneumococi rezistenți la macrolide a dus la o supraviețuire prelungită, care a fost asociată cu scăderea concentrațiilor de pneumolizină în căile respiratorii. Constatări similare au fost descrise de Anderson și colab, care au raportat că expunerea unei tulpini de S. pneumoniae rezistente la macrolide, cu expresie ermB, la o serie de macrolide și agenți asemănători macrolidelor a dus la o atenuare semnificativă a producției de pneumolizină, în timp ce amoxicilina, ceftriaxona, ciprofloxacina, doxiciclina și tobramicina au fost ineficiente .

Mai recent, Cockeran și colab. au încercat să identifice baza moleculară a efectelor inhibitoare ale macrolidelor asupra producției de pneumolizină de către tulpinile de pneumococ rezistente la macrolide . Aceștia au observat că expunerea a 8 tulpini diferite rezistente la macrolide care exprimă ermB (fiecare cu o valoare MIC de >256 μg/mL) la claritromicină a dus la prelungirea semnificativă a fazei de întârziere a creșterii bacteriene (4,9-12,2 ore în comparație cu 1,2-4,9 ore pentru bacteriile neexpuse). Deși a fost evidentă o inducție rapidă a genei ermB, conform unei creșteri de 4 ori a ARNm în decurs de 15 minute de la expunerea la antibiotic, sinteza metilazei ribozomale este probabil împiedicată din cauza legării claritromicinei la tunelul de ieșire a peptidelor din subunitatea ribozomală mare, blocând alungirea lanțului peptidic . Consecința este o sensibilitate tranzitorie datorată dobândirii lente a fenotipului de rezistență completă.

Mecanismele suplimentare care au fost raportate ca fiind la baza eficacității macrolidelor în modelele murine de infecție experimentală includ niveluri ridicate de acumulare intracelulară a acestor agenți de către fagocitele și celulele epiteliale, precum și proprietățile lor antiinflamatorii secundare benefice, descrise în continuare .

2.1. Macrolidele și Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa este un agent patogen oportunist persistent care colonizează căile respiratorii ale indivizilor imunocompromiși, cauzând un răspuns inflamator cronic și ineficient. Aceasta, la rândul său, determină leziuni tisulare mediate de inflamație și disfuncții pulmonare și este deosebit de gravă la pacienții cu fibroză chistică. Deși macrolidele nu afectează creșterea P. aeruginosa, acestea sunt totuși protectoare prin inhibarea producției de factori de virulență care favorizează persistența și proinflamatorii. Aceștia includ (i) pili de tip IV proadeziv, (ii) elastază pseudomonală dăunătoare pentru țesuturi, (iii) rhamnolipid proinflamator și (iv) alginat și biofilm . Alginatul este o exopolizaharidă care funcționează ca o capsulă antifagocitară, în timp ce biofilmul este o matrice polimerică extracelulară autogenerată, în care agentul patogen este izolat atât de antibiotice, cât și de apărarea celulară și umorală a gazdei.

Aceste activități antiinfecțioase și antiinflamatorii dirijate de P. aeruginosa ale macrolidelor, inclusiv eritromicina, claritromicina și azitromicina, par să vizeze quorum sensing în P. aeruginosa. Quorum sensing este un mecanism de comunicare intercelulară microbiană, care utilizează molecule de semnalizare difuzibile cunoscute sub numele de autoinducători, care permit bacteriilor să detecteze și să își regleze densitatea populației și să crească virulența. Bacteriile Gram-negative utilizează cel mai frecvent autoindicatori din familia de tip I, cunoscuți sub numele de N-acetilat-L-homoserine lactone, ca mediatori principali ai quorum sensing-ului . S-a raportat că atât azitromicina, cât și claritromicina inhibă producția acestei clase de autoinducători de către P. aeruginosa . Este important de menționat că aceste efecte au fost evidente la concentrații sub-MIC ale ambelor macrolide, care în cazul azitromicinei a fost de 2 μg/mL . În cazul formării biofilmului, calitatea biofilmului, spre deosebire de inițierea sintezei, pare să fie afectată de macrolide, ceea ce duce la modificarea arhitecturii, structurii și densității, favorizând penetrarea antibioticelor . Activitățile antiinflamatorii ale macrolidelor îndreptate împotriva agenților patogeni sunt rezumate în tabelul 1.

Ca strategie de contracarare a P. aeruginosa în special, activitățile antimicrobiene/antiinflamatorii ale macrolidelor menționate mai sus sunt de un beneficiu dovedit în terapia pe termen lung a fibrozei chistice , precum și a altor afecțiuni inflamatorii cronice ale căilor respiratorii descrise în continuare. Cu toate acestea, beneficiile administrării pe termen lung a macrolidelor trebuie să fie puse în balanță cu riscurile potențiale, care includ dezvoltarea rezistenței la macrolide și, ceea ce este deosebit de îngrijorător, creșterea susceptibilității la infecții cu micobacterii nontuberculoase ca o consecință a interferenței cu acidificarea lizozomală .

3. Efectele macrolidelor asupra mecanismelor imunitare înnăscute și adaptative

În plus față de activitatea antiinflamatorie dirijată de agenții patogeni, s-a raportat că macrolidele inhibă activitățile proinflamatorii ale celulelor din sistemul imunitar înnăscut și adaptiv.

3.1. Imunitatea înnăscută

În cadrul imunității înnăscute, activitatea antiinflamatorie predominantă a macrolidelor pare să fie obținută prin modularea activităților proinflamatorii ale neutrofilelor, în special prin inhibarea producerii puternicului activator și chemoattractant al neutrofilelor, IL-8 . Creșterea IL-8 în spută și în lavajul bronhoalveolar este asociată cu severitatea bolilor inflamatorii cronice, cum ar fi fibroza chistică (FC) și panbronșiolita difuză (DPB) . S-a demonstrat că azitromicina, eritromicina și claritromicina atenuează producția și secreția de IL-8 de către celulele musculare netede ale căilor respiratorii, macrofagele alveolare și fibroblastele gingivale umane, precum și alte citokine, cum ar fi (i) IL-1α și IL-2 de către macrofagele murine și, respectiv, splenocite; (ii) IL-1β, GM-CSF, TNF-α și MCP-1 de către macrofage; și (iii) IL-1β, IL-6 și TNF-α de la monocitele din sângele periferic . Se crede că acest lucru rezultă din suprimarea translocării nucleare a mai multor factori de transcripție de către macrolide, în special a factorului nuclear (NF-) κB, a proteinei activatoare (AP-) 1 și a proteinei de specificitate 1 în diferite tipuri de celule inflamatorii și structurale . Se crede că inhibarea semnalizării intracelulare prin intermediul căilor kinazei 1 și 2 reglementate de semnalul extracelular (ERK 1/2) și a proteinei kinazei activate de mitogen (MAPK) p38 ar putea mediatiza reducerea NF-κ-B, AP-1 și a proteinei de specificitate 1 ca răspuns la claritromicină . În plus, s-a demonstrat că azitromicina atenuează inducerea mediată de LPS/IFN-γ a IL-12p40, probabil prin inhibarea legării AP-1, a factorului nuclear al celulelor T activate (NFAT) și a proteinei de legare a secvenței de consens a interferonului (ICSBP) la situsul de legare la ADN al promotorului IL-12p40 . Acest lucru se poate dovedi a fi, de asemenea, un mecanism important de reglare a efectelor antiinflamatorii ale azitromicinei în macrofage.

În mod interesant, se crede că abilitatea antibioticelor macrolide de a modula expresia citokinelor de către neutrofilele umane și capacitatea lor de a diminua sau de a crește citokinele depinde de prezența sau absența bacteriilor . S-a demonstrat că claritromicina a inhibat producția de IL-6 și TNF-α de către neutrofilele amorsate cu lipopolizaharidă (LPS), în timp ce a crescut expresia acestora atunci când erau prezente bacteriile . Shinkai și colab. au raportat că claritromicina a crescut inițial secreția de IL-8 de către celulele epiteliale bronșice prin intermediul semnalizării ERK, dar ulterior a inhibat semnalizarea ERK, ceea ce a dus la reducerea (normalizarea) secreției de chemokină. Se sugerează că imunomodularea are loc, în parte, prin cicluri secvențiale de inhibare și activare a ERK 1/2 . Această modulare a ERK 1/2 și a factorilor de transcripție este consecventă și nu are legătură cu proprietățile antimicrobiene ale macrolidelor.

În pofida interferenței cu producția de IL-8 de către monocite/macrofage și diverse tipuri de celule structurale, au fost descrise alte câteva mecanisme prin care macrolidele inhibă migrația neutrofilelor. Acestea includ (i) scăderea sintezei și expresiei moleculelor de adeziune endotelială ICAM-1 și VCAM-1, posibil ca o consecință a scăderii sintezei IL-1β și TNF-α de către macrofagele tisulare și alte tipuri de celule , (ii) interferența cu expresia β2-integrinelor pe neutrofilele activate , (iii) scăderea sintezei leucotrienei B4, un puternic chemoattractant al neutrofilelor, posibil ca o consecință secundară a efectelor inhibitoare asupra citokinelor/chemokinelor , și (iv) interferența cu sinteza și eliberarea metaloproteinazelor matriciale (MMP-), 2, 7 și 9 din fibroblastele polipilor nazali, precum și a neutrofilelor, prin antagonizarea activării NF-κB și AP-1 . MMP-urile facilitează migrația neutrofilelor.

În plus, macrolidele pot, de asemenea, să interfereze cu mecanismele de semnalizare inițiate de activarea receptorilor Toll-like (TLR). TLRs joacă un rol-cheie în apărarea înnăscută a gazdei împotriva agenților patogeni virali și microbieni prin promovarea eliberării citokinelor mobilizatoare de neutrofile, IL-8 și TNF-α, de către macrofagele tisulare și celulele epiteliale în special. Tratamentul celulelor dendritice derivate din monocite cu eritromicină a avut ca rezultat o reglare în sus a TLR2, o reglare în jos a TLR3 și niciun efect asupra expresiei TLR4 . Cu toate acestea, s-a raportat că claritromicina a redus expresia TLR4 pe monocitele infectate cu Helicobacter pylori . Aceste rezultate indică faptul că macrolidele pot reduce selectiv răspunsurile inflamatorii care rezultă din interacțiunea virușilor și a bacteriilor Gram-negative cu TLR3 și, respectiv, TLR4, menținând în același timp interacțiunea bacteriilor Gram-pozitive cu TLR2 .

Alte interacțiuni antiinflamatorii ale macrolidelor cu neutrofilele includ interferența cu generarea de specii reactive de oxigen (ROS) de către aceste celule . Deși pot exista mai multe mecanisme, s-a propus ca activitatea de stabilizare a membranei să stea la baza acestor efecte prin neutralizarea acțiunilor de sensibilizare a fosfolipidelor bioactive, cum ar fi lizofosfatidilcolina, factorul de activare a trombocitelor (PAF) și lizoPAF, asupra complexului asociat membranei, generator de superoxid al neutrofilelor, NADPH oxidază . S-a raportat, de asemenea, că macrolidele induc fosfolipidoza în celulele eucariote, a cărei amploare pare să fie corelată cu activitatea antiinflamatoare . S-a raportat, de asemenea, că macrolidele suprimă producția unui alt tip de ROS, oxidul nitric, de către macrofagele activate, probabil prin interferența cu inducerea oxidului nitric sintetazei inductibile prin antagonismul NF-κB . Interacțiunile antiinflamatorii ale macrolidelor cu celulele sistemului imunitar înnăscut sunt rezumate în tabelul 2.

În plus față de efectele lor asupra neutrofilelor și macrofagelor, macrolidele, așa cum s-a făcut aluzie la ceea ce s-a menționat anterior, pot, de asemenea, să downregleze activitățile proinflamatorii ale celulelor structurale, în special ale celulelor epiteliale. Celulele epiteliale ale căilor respiratorii nu numai că asigură o barieră mecanică împotriva microorganismelor inhalate, dar sunt, de asemenea, implicate în uciderea directă a agenților patogeni microbieni, precum și în activarea altor celule ale sistemului imunitar înnăscut . Tracturile respiratorii superioare și inferioare sunt căptușite de un epiteliu columnar ciliat foarte specializat care, împreună cu stratul de mucus care acoperă aceste celule, constituie scara mucociliară care are rolul de a menține tractul respirator inferior liber de agenți patogeni . S-a demonstrat că macrolidele stimulează frecvența bătăilor ciliare și îmbunătățesc clearance-ul mucociliar . Mai mult, s-a demonstrat că eritromicina, azitromicina, claritromicina și roxitromicina inhibă chemotaxia și infiltrarea neutrofilelor în căile respiratorii și, ulterior, suprimă sinteza și eliberarea de mucus prin inhibarea expresiei genei muc5ac . Claritromicina inhibă expresia genei muc5ac, în timp ce azitromicina a demonstrat că inhibă producția de muc5ac într-o manieră dependentă de ERK 1/2 . Macrolidele pot, de asemenea, să scadă producția de spută prin inhibarea secreției de clorură . În plus față de aceste efecte antiinflamatorii ale macrolidelor asupra celulelor epiteliale, s-a raportat, de asemenea, că acești agenți protejează epiteliul respirator ciliat împotriva efectelor dăunătoare ale fosfolipidelor bioactive derivate din gazdă .

3.2. Imunitatea adaptivă

Deși limfocitele sunt esențiale pentru răspunsurile imune adaptative la agenții patogeni, ele pot juca, de asemenea, un rol nociv în afecțiuni inflamatorii, cum ar fi autoimunitatea și astmul bronșic. Mai multe studii au descris efectele antiinflamatorii ale macrolidelor asupra limfocitelor, în special a limfocitelor T. Printre acestea se numără inhibarea proliferării (i) celulelor T Jurkat tratate cu eritromicină și derivații săi non-antibacterieni ; (ii) celulelor T CD4, atunci când au fost utilizate celule dendritice tratate cu claritromicină și roxitromicină și netratate ca celule prezentatoare de antigen ; (iii) celule mononucleare din sângele periferic tratate cu azitromicină, claritromicină și roxitromicină și activate cu concanavalină-A sau cu toxina-1 a sindromului de șoc toxic ; și (iv) celule T de la pacienți cu astm bronșic sensibil la alergeni de acarieni din praful de casă, tratați cu roxitromicină și stimulați cu antigenul acarianului . În schimb, pacienții cu fibroză chistică care au fost tratați cu claritromicină (250 mg/zi) și urmăriți timp de un an au prezentat o creștere susținută a răspunsurilor proliferative ex vivo ale limfocitelor din sângele periferic activate cu mitogenul celulelor T, fitohemaglutinina , reflectând probabil efectele inhibitoare tranzitorii ale macrolidelor.

Efectele macrolidelor asupra producției de citokine de către limfocitele T au fost, de asemenea, descrise într-o serie de studii. În studiul lor, Pukhalsky și colab. au raportat o inversare a raportului seric IFN-γ/IL-4 la pacienții cu fibroză chistică tratați cu claritromicină, compatibilă cu o creștere potențial benefică a raportului Th1/Th2 . Alții au raportat, de asemenea, că roxitromicina și claritromicina au crescut raportul Th1/Th2 prin scăderea producției de IL-4 și IL-5, fără a afecta nivelurile de IL-2 și IFN-γ în mai multe sisteme experimentale, inclusiv (i) celulele T izolate din sângele subiecților sănătoși și al celor cu rinită alergică , (ii) răspunsurile induse de antigenul acarienilor din praf de casă ale limfocitelor din sângele periferic al pacienților cu astm bronșic sensibil la acarieni , și (iii) leucocitele mononucleare, izolate din sângele donatorilor sănătoși și stimulate cu forbol 12-miristat 13-acetat (PMA) și ionomicină . În contrast cu aceste constatări, Park și colab. au raportat că pacienții cu panbronșolită difuză, care au primit tratament pe termen lung cu eritromicină, au prezentat niveluri scăzute de IL-2 și IFN-γ, în contextul unor niveluri crescute de IL-4, IL-5 și IL-13 în lichidul de spălare bronhoalveolară, sugerând o trecere de la producția de citokine Th1 la Th2 în urma tratamentului cu macrolide . Inhibarea producției de citokine de către limfocitele T de către macrolide a fost, de asemenea, demonstrată în diverse alte studii .

Cimotaxia și apoptoza celulelor T sunt, de asemenea, afectate de tratamentul cu macrolide. Celulele Th1, Th2, dar nu și celulele T reglatoare, tratate cu roxitromicină, au provocat răspunsuri chemotactice reduse la chemokinele IP10 (IFN-γ-inducible protein 10) și TARC (thymus- and activation-regulated chemokine) . În plus, s-a raportat că eritromicina, claritromicina, azitromicina și josamicina induc apoptoza în limfocite, reducând potențial numărul de limfocite din plămânii pacienților cu boli cronice ale tractului respirator .

Pe lângă efectele asupra celulelor T, macrolidele par să afecteze și limfocitele B, în special expresia moleculelor co-stimulatoare. Asano și colab. au raportat că tratamentul limfocitelor B izolate din splina șoarecilor BALB/c cu roxitromicină (5,0 μg/mL) a dus la suprimarea semnificativă a expresiei moleculelor costimulatoare, CD40, CD80 și CD86, indusă de stimularea antigenică in vitro . Interacțiunile antiinflamatorii ale macrolidelor cu celulele sistemului imunitar adaptativ sunt prezentate în tabelul 3.

Dintr-o perspectivă mecanicistă, aceste activități imunomodulatoare ale macrolidelor par a fi polimodale. Cu toate acestea, ponderea dovezilor favorizează inhibarea fosforilării kinazei 1/2 (ERK 1/2) reglată de semnalul extracelular și activarea NF-κB ca fiind mecanismele predominante.

4. Imunolidele

Eficacitatea clinică a macrolidelor în terapia bolilor inflamatorii cronice aparent nemicrobiene ale căilor respiratorii a declanșat conceperea și dezvoltarea unei noi clase de macrolide, cunoscute sub numele de imunolide, care sunt atenuate în ceea ce privește activitatea antimicrobiană în condițiile păstrării proprietăților antiinflamatorii . Printre acestea se numără (i) derivații de 9-(S)-dihidroeritromicină, care s-au dovedit a avea o activitate antiinflamatorie impresionantă într-un model murin de edem al urechii indus de esterul de forbol , și (ii) mai recent, seria EM900 de noi macrolide neantibiotice derivate din eritromicina-A cu 12 membri . S-a constatat că EM900 promovează diferențierea monocitelor în macrofage, suprimând în același timp activarea NF-κB și expresia genică a IL-1β, IL-8 și TNF-α într-o linie celulară epitelială umană a căilor respiratorii (A549) activată cu IL-1β, precum și expresia genetică a mucinei (muc5ac) de către celulele HM3-muc5ac . Deși promițătoare, dezvoltarea imunolizilor rămâne în stadii preclinice. Cu toate acestea, suntem convinși că combinația dintre proprietățile antimicrobiene și imunomodulatoare, așa cum a fost descrisă anterior, este cea mai probabilă pentru a conferi o activitate antiinflamatorie optimă grupului de antibiotice macrolide/azalide/cetolide.

5. Afecțiuni clinice pentru care macrolidele sunt utilizate în principal pentru proprietățile lor antiinflamatorii, imunomodulatoare

Multe dintre afecțiunile medicale pentru care macrolidele sunt utilizate în principal pentru proprietățile lor alternative, mai degrabă decât pentru activitatea lor antimicrobiană, sunt afecțiuni cronice ale căilor respiratorii, atât ale tractului respirator superior, cât și ale celui inferior, în care inflamația joacă un rol patogen major . În timp ce în unele dintre aceste afecțiuni, cum ar fi DPB și FC, dovezile privind utilizarea macrolidelor sunt bine acceptate, astfel încât acești agenți au fost incluși la nivel internațional ca parte a tratamentului standard, în alte afecțiuni, cu toate acestea, dovezile sunt ceva mai puțin bine stabilite și, în acest caz, acești agenți sunt utilizați mult mai selectiv și, în special, în cazurile care nu răspund în mod adecvat la un tratament mai standard. Mecanismele alternative prin care macrolidele par a fi benefice se referă în principal la efectele citoprotectoare ale acestor agenți asupra epiteliului uman-cilat, la activitatea lor antiinflamatorie, imunomodulatoare și la activitatea lor inhibitorie împotriva mecanismelor de quorum sensing ale unui număr de agenți patogeni importanți ai tractului respirator, după cum s-a menționat anterior . Tabelul 4 indică unele dintre cele mai frecvente afecțiuni pentru care a fost luată în considerare utilizarea macrolidelor. În cele ce urmează sunt prezentate scurte rezumate ale dovezilor privind posibilele beneficii și/sau roluri ale macrolidelor în diverse afecțiuni medicale, pe baza unei analize a studiilor și analizelor științifice corespunzătoare.

5.1. Panbronșiolita difuză (DPB)

DPB este o afecțiune inflamatorie cronică a căilor respiratorii care apare la multe grupuri de populație, dar fiind mai frecventă la persoanele de origine japoneză . Prezentarea majoră este cu tuse, producție de spută și dificultăți progresive de respirație, iar pacienții se colonizează foarte frecvent cu izolate pseudomonale. În lipsa unui tratament, evoluția DPB este sumbră. Terapia cronică cu macrolide în doze mici este tratamentul de elecție și a avut un impact pozitiv major asupra istoriei naturale a acestei afecțiuni .

5.2. Fibroza chistică (FC)

CF este o afecțiune ereditară autozomal recesivă care apare predominant la populațiile caucaziene, în care apar anomalii în transportul ionic al celulelor epiteliale ca urmare a unor defecte în regulatorul transmembranar al FC, ceea ce duce la creșterea vâscozității sputei, stază de secreții, infecție și inflamație a căilor respiratorii și bronșiectazie progresivă. O multitudine de studii au fost efectuate în ultimii 10 ani pentru a evalua posibilul rol al terapiei cu macrolide pe termen lung în această afecțiune . Dacă le evaluăm în ansamblu, există dovezi clare că tratamentul cu macrolide pe termen lung are beneficii în ceea ce privește punctele finale relevante din punct de vedere clinic la pacienții cu fibroză chistică, iar terapia cu macrolide ocupă un loc important în ghidurile de tratament, în special în acele cazuri infectate cu Pseudomonas aeruginosa care prezintă o deteriorare asociată a funcției pulmonare. Este interesant de remarcat faptul că mecanismele de acțiune ale macrolidelor la astfel de pacienți cu FC par să fie legate nu numai de activitățile antineutrofile și antiinflamatorii ale acestora, ci și de efectele lor dăunătoare asupra biologiei P. aeruginosa, care au fost bine caracterizate .

5.3. Bronșiectazia non-CF

Bronșiectazia este o afecțiune care apare cel mai frecvent ca o consecință a infecției și inflamației cronice a căilor respiratorii. În această afecțiune, obstrucția căilor respiratorii asociată în principal cu o infecție bacteriană și inflamația asociată a căilor respiratorii duce la un „cerc vicios” de infecție și inflamație cronică, cu afectarea progresivă a epiteliului ciliat care căptușește căile respiratorii și, ulterior, a structurilor care stau la baza acestora. Afecțiunea este asociată nu numai cu o boală a căilor respiratorii punctată de exacerbări infecțioase acute recurente, ci și cu o debilitate sistemică cronică care duce la o morbiditate considerabilă și chiar la mortalitate. Având în vedere că inflamația cronică a căilor respiratorii este esențială pentru patogeneza acestei afecțiuni și că puține alte terapii s-au dovedit a modifica evoluția naturală a afecțiunii, nu este surprinzător faptul că în această afecțiune au fost încercate terapii antiinflamatorii de toate tipurile, dintre care macrolidele par a fi cele mai promițătoare. Interesul pentru utilizarea macrolidelor în bronșiectazia non-FC s-a dezvoltat în urma utilizării lor cu succes la pacienții cu FC. Efectele benefice ale utilizării pe termen lung a macrolidelor pentru bronșiectazia non-FC au fost constatate în cadrul unor studii clinice de mici dimensiuni. În majoritatea acestor studii au existat dovezi clare ale unei scăderi a volumului de spută și, în unele dintre ele, ale unei scăderi a frecvenței exacerbărilor. Mai mult, într-un număr mic de cazuri în care acest lucru a fost testat, a existat o îmbunătățire a parametrilor funcției pulmonare sau o scădere a hiperreactivității căilor respiratorii. Recomandarea comună pentru această afecțiune este de a încerca tratamentul cu macrolide în cazuri selectate timp de 3-6 luni și de a întrerupe tratamentul dacă nu există dovezi clare de beneficiu pentru pacient în ceea ce privește îmbunătățirea calității vieții sau reducerea frecvenței exacerbărilor.

5.4. Bronșiolita obliterantă (BOs)

BO este una dintre manifestările de respingere cronică după transplantul pulmonar sau de măduvă osoasă și este o cauză majoră de supraviețuire limitată și de deces la beneficiarii de transplant pulmonar. Deși patogeneza exactă nu a fost încă deslușită, se pare că rezultă ca o consecință a unor insulte repetate la nivelul căilor respiratorii. Mai recent, a existat un interes considerabil în utilizarea macrolidelor pentru această afecțiune gravă, pentru care alte terapii au fost mai degrabă dezamăgitoare sau sunt asociate cu efecte secundare considerabile. S-au întreprins studii pentru a investiga nu numai efectele macrolidelor ca terapie pentru această afecțiune, ci și, mai recent, pentru prevenirea ei. Trecând în revistă diferitele studii terapeutice, s-a spus că există diferențe în spectrul clinic și în răspunsul macrolidic al pacienților cu BO și că acele cazuri asociate cu o patogenie predominant neutrofilică răspund la macrolide, în timp ce cele asociate cu un răspuns predominant fibroproliferativ (așa-numita BO tradițională) nu răspund la macrolide.

5.5. Boala pulmonară obstructivă cronică (BPOC)

În definițiile mai recente ale BPOC, se recunoaște în mod corespunzător faptul că în această afecțiune există un proces inflamator anormal la nivelul căilor respiratorii, care, deși inițial este cel mai frecvent asociat cu fumatul de țigară, la un moment dat se autoperpetuează și contribuie la deteriorarea progresivă care poate fi observată la pacienții cu BPOC, chiar și la cei care au renunțat la fumat. În timp ce macrolidele pot fi utilizate pentru tratamentul antibiotic al exacerbărilor acute ale BPOC, au fost efectuate, de asemenea, studii în care acești agenți sunt utilizați pentru activitățile lor antiinflamatorii, imunomodulatoare și pentru efectele lor asupra secreției de mucus. În majoritatea acestor studii s-a observat o reducere a producției de spută, precum și o îmbunătățire a calității sputei, în timp ce în unele studii s-a observat o îmbunătățire a calității vieții, a diferiților indicatori clinici și, ocazional, a parametrilor funcției pulmonare. În mod important, unele studii au sugerat că tratamentul cu macrolide poate modifica evoluția BPOC prin reducerea atât a numărului, cât și a duratei exacerbărilor acute .

5.6. Astmul

De mai mulți ani s-a recunoscut că astmul este o afecțiune inflamatorie cronică a căilor respiratorii, inflamația fiind mediată de o varietate de celule și mediatori care sunt responsabili de manifestări, inclusiv de simptome, de anomalii ale funcției pulmonare și de hiperreactivitatea căilor respiratorii. Prin urmare, terapia se bazează în primul rând pe agenți antiinflamatori, în special corticosteroizi inhalatori, dar s-a recunoscut că o serie de alte medicamente utilizate în tratamentul astmului au, de asemenea, activitate antiinflamatoare. În timp ce o mare parte din inflamația căilor respiratorii poate fi determinată de răspunsurile alergice/atopice, s-a sugerat, de asemenea, că infecția cronică a tractului respirator inferior cu Mycoplasma pneumoniae și Chlamydia pneumoniae, ambele microorganisme care răspund la tratamentul cu macrolide, poate iniția inflamația căilor respiratorii și astmul și, prin urmare, este potențial susceptibilă de a fi tratată cu macrolide. Toate aceste considerente oferă justificarea utilizării macrolidelor în astm, în speranța de a obține un control mai eficient al astmului. Deși în ultimii ani au fost întreprinse o serie de studii în care au fost utilizate diferite macrolide, unele dintre acestea demonstrând beneficii modeste, datele generale sugerează că nu există un rol pentru terapia cu macrolide pe termen lung în astm, deși un astfel de tratament poate fi benefic pentru anumite subgrupuri de pacienți, cum ar fi cele descrise anterior .

5.7. Pneumonia

Terapia antibiotică la pacienții cu pneumonie este de scurtă durată, având ca scop tratarea infecției și eradicarea microorganismului. Cu toate acestea, există încă o dezbatere considerabilă în curs de desfășurare cu privire la regimul antibiotic care constituie terapia optimă în cazurile spitalizate cu pneumonie dobândită în comunitate (PAC), inclusiv cele care necesită internarea în unitatea de terapie intensivă (UTI). O multitudine de studii efectuate la pacienți spitalizați mai grav cu PAC au sugerat că rezultatul este îmbunătățit prin utilizarea unei terapii antibiotice combinate, cel mai adesea prin adăugarea unei macrolide la terapia standard cu beta-lactamine . Această înțelegere trebuie să fie contrabalansată de studii suplimentare care sugerează că rezultatul este similar atunci când se compară monoterapia cu fluorochinolone cu combinația de beta-lactamice/macrolide la pacienții spitalizați în stare necritică . Astfel, pentru cazurile care nu se află în secția de terapie intensivă, majoritatea ghidurilor recomandă oricare dintre opțiuni, în timp ce la pacienții din secția de terapie intensivă se recomandă întotdeauna terapia combinată, indiferent de care dintre acești agenți este utilizat. Este interesant faptul că, într-un studiu efectuat la pacienții intubați la terapie intensivă, rezultatul a fost mai bun în cazul utilizării combinației de macrolide decât a combinației de fluorochinolone . Motivul pentru care terapia combinată cu macrolide este asociată cu un rezultat mai bun la pacienții cu PAC este incert și poate fi multifactorial; cu toate acestea, mulți cred că ar putea fi legat de efectele imunomodulatoare antiinflamatorii ale acestor agenți . Două studii recente par să susțină această afirmație . În primul studiu, utilizarea macrolidelor a fost asociată cu o scădere a mortalității la pacienții cu PAC și septicemie severă, chiar și atunci când infecția era cauzată de agenți patogeni rezistenți la macrolide. Mai mult, un studiu clinic randomizat, controlat cu placebo, întreprins pentru a investiga dacă pacienții cu septicemie și pneumonie asociată ventilatorului (PAV), cauzată predominant de agenți patogeni Gram-negativi, au avut un rezultat mai bun atunci când o macrolidă a fost adăugată la terapia antibiotică standard, a demonstrat că claritromicina a accelerat rezolvarea PAV și deconectarea de la ventilația mecanică și a întârziat decesul la cei care au murit în cele din urmă de septicemie. În plus, într-o analiză foarte recentă a literaturii, Kovaleva, et al. au concluzionat că macrolidele par să atenueze răspunsul inflamator în timpul PAC . În sprijinul acestei afirmații, Walkey și Weiner au raportat, de asemenea, foarte recent, că pacienții cu leziuni pulmonare acute (ALI), predominant asociate cu pneumonie, care au fost tratați cu macrolide, au avut o mortalitate semnificativ mai mică la 180 de zile și un timp mai scurt până la întreruperea cu succes a ventilației mecanice în comparație cu pacienții tratați cu fluorochinolone sau cefalosporine .

5.8. Tulburări ale căilor respiratorii superioare

S-au întreprins, de asemenea, o serie de studii care au investigat utilizarea macrolidelor în afecțiunile căilor respiratorii superioare, cum ar fi rinosinuzita cronică, și par să fie promițătoare . Astfel de studii suferă în mod clar de problemele metodologice discutate în continuare și trebuie să fie repetate în mod corespunzător înainte de a se putea trage concluzii cu privire la valoarea macrolidelor și la utilizarea lor în bolile căilor respiratorii superioare, deși recomandările pentru utilizarea macrolidelor apar în multe dintre ghidurile internaționale privind managementul rinosinuzitei, în anumite circumstanțe. La fel ca în multe dintre afecțiunile deja discutate, se crede că aceste beneficii potențiale sunt legate de activitatea antiinflamatorie și imunomodulatoare a macrolidelor și de efectele acestora asupra virulenței și leziunilor tisulare cauzate de bacteriile colonizatoare cronice .

6. Concluzii

Din diversele studii reiese clar că macrolidele au un rol bine definit în afecțiuni precum DPB și FC și, posibil, efecte benefice suplimentare asupra morbidității și, posibil, chiar mortalității, în diverse alte afecțiuni ale căilor respiratorii. În plus, alte studii suplimentare au descoperit, de asemenea, potențiale efecte benefice în diverse afecțiuni care nu au legătură cu căile respiratorii. Multe dintre aceste studii suferă din cauza faptului că sunt limitate din punct de vedere al dimensiunii, al numărului de pacienți și al duratei tratamentului și a urmăririi. Prin urmare, este clar că, în multe dintre aceste afecțiuni, sunt necesare studii suplimentare pentru a clarifica întrebări precum: la ce pacienți ar trebui utilizați acești agenți, ce medicamente macrolide sunt cele mai bune, ce scheme de dozare sunt adecvate, pentru cât timp ar trebui continuat tratamentul și care sunt efectele secundare pe termen lung?

.