39Alergologia Immunologia 2010 tom 7 numer 1-2

PRACE POGLDOWE

Receptor glikokortykosteroidowy i molekularny mechanizmdziaania glikokortykosteroidw w astmie oskrzelowej

Barbara RUSINEKKrystyna OBTUOWICZEwa CZARNOBILSKA

Zakad Alergologii Klinicznej UJCM,Krakw

Sowa kluczowe: receptor glikokortykosteroidy astma oskrzelowa

Key words: receptor glucocorticosteroids bronchial asthma

Glucocorticosteroid's receptor and molecular mechanismof glucocorticosteroids action in bronchial asthma

Adres do korespondencji:Zakad Alergologii Klinicznej i rodowiskowejCollegium Medicum Uniwersytet Jagielloski31-531 Krakw, ul. niadeckich 10Tel./Fax: 12 423 11 22

Glikokortykosteroidy (GKS) s najefektywniejszymi lekami przeciwzapalnymi wterapii astmy oskrzelowej. W pracy przedstawiono aktualn wiedz dotyczcmechanizmw dziaania GKS. Zgodnie z klasycznym modelem dziaania, zwanymgenomowym, GKS wi si z receptorami wewntrzkomrkowymi i bezporedniolub porednio reguluj transkrypcj genw i syntez biaek odpowiedzialnych zaproces zapalny. Mechanizm genomowy zachodzi poprzez transrepresj lubtransaktywacj. GKS hamuj aktywno licznych genw prozapalnych(transrepresja) aktywowanych nadmiernie w drogach oddechowych w astmie,poprzez wpyw na acetylacj histonw, dziki wizaniu receptora GKS zkoaktywatorami transkrypcji o wewntrznej aktywnoci acetylazy histonw (HAT)oraz przez rekrutacj deacetylazy histonw (HDAC). Ponadto aktywowane receptoryGKS wchodz w interakcje z innymi prozapalnymi czynnikami transkrypcyjnymi ihamuj ich dziaanie. Homodimery receptorw GKS wic si z sekwencjami GRE(glucocorticoid response elements) w regionie promotorowym sterydowraliwychgenw, aktywuj ich transkrypcj (transaktywacja), czego pozytywnym efektem jestprodukcja biaek przeciwzapalnych. Transaktywacja jest jednak rwniemechanizmem odpowiedzialnym za efekty uboczne terapii GKS. GKS wykazuj takeefekty postgenomowe poprzez wpyw na stabilno mRNA niektrych biaekprozapalnych. Ponadto GKS wykazuj niegenomowe efekty dziaania ujawniajcesi szybko, w cigu kilku sekund lub minut od podania leku. Mechanizmy te obejmujwpyw na system wtrnych przekanikw i aktywacj rnych cieek przekazywaniasygnau do wntrza komrki i zachodz za porednictwem receptorw jdrowychlub bonowych.

Corticosteroids are the most effective anti-inflammatory therapy for asthma. Thereview describes current advances in the knowledge on the mechanisms ofglucocorticoids (GCS) action. According to the classic genomic modelcorticosteroids bind to intracellular receptors and directly or indirectly regulategene transcription and synthesis of proteins responsible for inflammatory proc-ess. Genomic effects are mediated by transrepression or transactivation.Corticosteroids suppress the multiple inflammatory genes (transrepression) thatare activated in asthmatic airways mainly by reversing histone acetylation of acti-vated inflammatory genes through binding of glucocorticoid receptors tocoactivators which have intrinsic HAT activity, and recruitment of histone deacetylase(HDAC). Activated glucocorticoid receptors also interact with pro-inflammatory tran-scription factors to inhibit their actions. Glucocorticoid receptors homodimers bindto glucocorticoid response elements (GRE) in the promoter region of steroid-sen-sitive genes to activate their transcription, resulting in secretion of anti-inflamma-tory proteins (transactivation). Transactivation is largely responsible for GCS sideeffects. Corticosteroids have also post-genomic effects by reducing the stability ofmRNA of several inflammatory proteins. Glucocorticoid also exerts effects charac-terized as nongenomic which occur within seconds or minutes of drug administra-tion. The mechanisms of action of nongenomic effects involve the production ofsecond-messenger molecules and activation of signal transduction pathways, ei-ther by the nuclear glucocorticoid receptor or by a membrane glucocorticoidreceptor.

Glikokortykosteroidy (GKS) s niezbdnymi do ycia hormo-nami, ktre uczestnicz w istotnych procesach fizjologicznychustroju, takich jak regulacja metabolizmu (glukozy, biaek, lipidw),rozwj i rnicowanie komrek oraz ich zaprogramowana mier.

40 B. Rusinek i wsp.

S rwnie gwnymi regulatorami procesw immunologicznychi zapalnych ustroju, w ktrych peni rol hamujc, a ich po-chodne s najwaniejszymi lekami o dziaaniu przeciwzapalnym[1]. W leczeniu astmy oskrzelowej, choroby o podou zapalnym,GKS wziewne s podstawowymi lekami w terapii przewlekej,kontrolujcymi przebieg choroby [2], a take modyfikuj dziaaniereceptora beta2 adrenergicznego. Wedug klasycznej teorii me-chanizm dziaania GKS jest zwizany z bezporednim lub pored-nim wpywem na ekspresj genw kodujcych mediatory procesuzapalnego (mechanizm genomowy jdrowy i cytoplazmatycznyza porednictwem swoistego receptora). Ostatnio coraz wicej mwisi o niegenomowych mechanizmach ich dziaania, ujawniajcychsi krtko po podaniu i zalenych od dawki leku [3].

Receptor glikokortykosteroidowy

Wikszo efektw dziaania GKS ujawnia si poprzez inte-rakcj naturalnego hormonu lub leku z receptorem glikokortyko-steroidowym (GKSR). GKSR naley do nadrodziny receptorwjdrowych i jest biakiem zbudowanym z acucha polipeptydo-wego o 777 aminokwasach. Wystpuje we wszystkich komrkachjdrzastych organizmu, a w szczeglnie duej iloci w nabonkuoskrzeli i rdbonku naczy pucnych [4]. W obrbie receptorawyrnia si kilka domen:

1. N kocowa domena aktywacyjna (AF1) wpywajca naaktywacj czynnoci receptora i oddziaywanie z innymi czynni-kami transkrypcyjnymi.

2. Centralna domena wica DNA (DBD DNA binding do-main) zawierajca tzw. palce cynkowe (kompleksy reszt cy-steinowych z cynkiem) umoliwiajce wizanie GKSR z DNA. Tutajte znajduje si sekwencja 5 aminokwasw zwana ptl dimery-zacyjn (D-loop), ktra decyduje o moliwoci tworzenia dime-rw przez aktywny GKSR.

3. Region zawiasowy warunkujcy ujawnienie si sygnautranslokacji receptora do jdra (domena NLS nuclear localisa-tion signal). W tym miejscu dochodzi do zmiany konfiguracji prze-strzennej receptora po jego zwizaniu z czsteczk hormonu czyleku.

4. Domena wica ligand (LBD ligand binding domain),ktrym moe by naturalny hormon, lek oraz biako opiekuczehsp.

5. C kocowa domena aktywacyjna (AF2) umoliwia wiza-nie z biakami koaktywatorowymi.

Receptor GKSR wystpuje w trzech lokalizacjach: cytopla-zmatycznej, jdrowej i bonowej. W cytoplazmie GKSR wystpu-je jako monomer, co umoliwia mu bezporednie oddziaywanietypu biako-biako z innymi pozajdrowymi biakami regulacyjny-mi i w sposb poredni modyfikacj czynnoci genw. Nieaktyw-ny GKSR w cytoplazmie poczony jest z konglomeratem biaekdezaktywujcych receptor: biakami opiekuczymi hsp90 (heatshock protein biako szoku cieplnego o ciarze czsteczko-wym 90 kDa), hsp70, hsp56 a take inhibitorami biakowymi im-munofilin p59 i fosfoprotein p23. Poczenie to zapewnia konfi-guracj receptora o duym powinowactwie do GKS, zatrzymaniereceptora w cytoplazmie i zapobiega jego wizaniu z DNA. Przy-czenie agonisty indukuje uwolnienie biaka hsp 90 z nastpowzmian konformacyjn prowadzc do translokacji kompleksu dojdra komrkowego, gdzie czy si on w pary (dimeryzacja homodimery) i wie za pomoc palcy cynkowych ze spiral DNAwpywajc na proces transkrypcji genw (patrz niej). W jdrzeGKSR wystpuje wycznie w postaci dimeru. W 2004 roku wy-kryto receptory GKSR w bonie komrkowej, przez ktre GKSdziaaj w mechanizmie niegenomowym, poprzez szybkie zmia-ny w czynnoci rnych cieek sygnaowych [5].

Receptory GKS kodowane s przez pojedynczy gen pooo-ny w regionie 5q31p. Obrbka posttranskrypcyjna odpowiedzial-na jest za wystpowanie 2 izoform receptora- alfa i beta. Izofor-ma alfa jest aktywn form receptora. Izoforma beta, krtsza odniej o 35 aminokwasw i o zmienionej sekwencji aminokwaswdomeny wicej ligand nie ma zdolnoci czenia si z GKS. Majednak zachowan zdolno wizania z DNA (bez moliwociaktywowania genw), przez co blokuje dostp izoformy alfa doDNA. Tworzc heterodimer z aktywnym monomerem alfa hamujejego aktywno. Klinicznie moe si to przejawia jako wtrnaoporno na GKS. Proces zapalny moe nasila ekspresj izo-

formy beta. Wykazano, e cytokiny prozapalne IL-1, IL-2, IL-4,IL-13, TNF alfa szczeglnie aktywuj mechanizmy alternatywne-go skadania.

Czynniki transkrypcyjne w regulacji procesw zapalnych

W przewlekej chorobie zapalnej jak jest astma oskrzelowadochodzi do nacieku i aktywacji wielu komrek zapalnych, uwal-niajcych mediatory zapalne, ktre wchodz w interakcje i akty-wuj komrki strukturalne w miejscu zapalenia. Zwikszona eks-presja prozapalnych protein (cytokiny, chemokiny, enzymy, czyn-niki chemotaktyczne, receptory) jest regulowana poziomem trans-krypcji genw, poprzez aktywacj prozapalnych czynnikw trans-krypcyjnych (takich jak NFkB, AP-1), penicych gwn rol wewzmacnianiu i podtrzymaniu procesu zapalnego [4]. Czynnikitranskrypcyjne s to midzykomrkowe czsteczki sygnaoweporedniczce w przekazywaniu (transdukcji) informacji dociera-jcej do komrki z zewntrz na genotyp. Cytokiny i czynniki wzro-stowe wywieraj swoje dziaanie poprzez wizanie si z recepto-rami na komrkach docelowych ze zwikszeniem midzykomr-kowej produkcji rnych kinaz biakowych oraz fosforylacji czyn-nikw transkrypcyjnych. Hormony, witaminy mog aktywowaczynniki transkrypcyjne bezporednio. Czynniki transkrypcyjnewi si z sekwencjami regulatorowymi (motywami, elementa-mi) zwykle w rejonie promotora na genach docelowych, czegowynikiem jest albo promocja (transaktywacja) albo supresja (trans-represja) genu, produkcja mRNA, a nastpnie odpowiednich cy-tokin i biaek. Czynniki transkrypcyjne to cztery klasy biaek za-wierajce specjalne struktury (helisy poczone ptl, suwak leu-cynowy, palce cynkowe, helisa skrt helisa) umoliwiajce od-dziaywanie ze swoistymi sekwencjami w DNA. Ich cech jest di-meryczna struktura (poczenie dwch biaek) przy czym tylkojedna podjednostka ma waciwoci aktywacji transkrypcji. Bia-ek o charakterze czynnikw transkrypcyjnych w komrkach ssetki, wchodz one w interakcje z DNA komrki oraz pomidzysob (cross talk). Dla maksymalnej ekspresji genu konieczna cza-sem jest interakcja kilku czynnikw transkrypcyjnych. W choro-bach alergicznych obserwuje si nadekspresj pewnych czynni-kw transkrypcyjnych:

W regulacji odpowiedzi immunologicznej zwizanej z astmoskrzelow bior udzia NFkB (nuclear factor k B), AP-1 (activa-tor protein-1). Aktywuj one ekspresj genw kodujcych biakaodpowiedzialne za procesy zapalne, genw antyapoptotycznychoraz regulujcych proliferacje komrki. NFkB jest heterodimeremskadajcym si z dwch podjednostek p65 (aktywnej transkryp-cyjnie) oraz p50. Biako ochronne IkB utrzymuje NFkB w formienieaktywnej, po jego fosforylacji przez kinaz IKK i odczeniu odkompleksu obie podjednostki przemieszczaj si do jdra i czw aktywny heterodimer;

W rnicowaniu komrek prekursorowych Tho w Th2 bio-r udzia czynniki transkrypcyjne STAT-6 (Signal transducer andactivator of transcription), GATA 3;

W produkcji IL-4 przez Th2 bierze udzia NFATc (nuclearfactor of activated T cells);

W switch class w limfocytach B i produkcji IgE bierzeudzia STAT 6.

GKSR rwnie jest czynnikiem transkrypcyjnym. Posiada pal-ce cynkowe do bezporednich interakcji z DNA, wpywa na innew/w czynniki transkrypcyjne oraz biaka koaktywatorowe w od-dziaywaniach typu biako-biako (cross-talk) i w ten sposb wy-kazuje dziaanie przeciwzapalne.

Na dostpno miejsc wizania czynnikw transkrypcyjnychwpywa struktura (upakowanie) chromatyny. Chromatyna skadasi z nukleosomw, utworzonych przez biakowy rdze (osiemhistonw rdzeniowych oktamer histonowy), na ktre nawinitajest dwukrotnie ni DNA. Im bardziej rozluniona jest chromaty-na, tym wicej jest wolnych miejsc wizania czynnikw transkryp-cyjnych, do DNA moe przyczy si polimeraza DNA co warun-kuje i rozpoczyna transkrypcj. Acetylacja reszt lizynowych histo-nw przy udziale acetylazy histonw (HAT histon acetyltransfera-se) ma kluczowe znaczenie dla rozlunienia chromatyny. Aktyw-

41Alergologia Immunologia 2010 tom 7 numer 1-2

no HAT posiadaj koaktywatory transkrypcji takie jak CBP(CREB binding protein), p300 (gdy s aktywowane przez zwiza-nie np. czynnikw transkrypcyjnych NFkB i AP-1) oraz czynnikizwizane z p300/CBP (PCAF- p300/CBP-associated factor). Ak-tywny GKSR interferuje z aktywacj CBP. Blokuje miejsca wiza-nia dla w/w czynnikw transkrypcyjnych na CBP i blokuje jej ak-tywno HAT. Za reakcj deacetylacji histonw odpowiedzialnajest deacetylaza histonw (HDAC histone deacetylase), ktrama jedenacie izoenzymw. Deacetylazy histonw wspdziaajz korepresorami transkrypcji (np. korepresor receptora jdrowe-go), tworzc z nimi kompleksy odpowiedzialne za hamowanieekspresji genw.

Mechanizmy dziaania GKSMechanizmy dziaania GKS w komrce moemy podzieli na

genomowe przez bezporedni lub poredni wpyw na transkryp-cj i translacj genw kodujcych mediatory procesu zapalnego,w ktrych uczestnicz GKSR na terenie cytoplazmy i jdra orazmechanizmy niegenomowe, w ktrych odgrywaj rol receptorycytoplazmatyczne lub bonowe, a take sygna moe by przeka-zywany bez porednictwa GKSR (tabela I). Gwnym efektemsterydoterapii jest wyciszenie licznych genw prozapalnych akty-wowanych w toku przewlekego zapalenia. W wyszych dawkachujawniaj si efekty dodatkowe w postaci nasilenia syntezy bia-ek przeciwzapalnych i efekty niegenomowe [6].

Genomowy mechanizm dziaania GKS

Bezporednie oddziaywania GKSR z DNAGlikokortykosteroid po wnikniciu do komrki czy si ze

swoim nieaktywnym receptorem poczonym z biakami opieku-czymi. Zwizanie agonisty prowadzi do aktywacji receptora, uwol-nienia biaka hsp90 i zmiany konformacyjnej prowadzcej do trans-lokacji kompleksu do jdra komrkowego, gdzie GKSR dimery-zuje. Podczas aktywacji odsonite zostaj domeny wice DNAzawierajce palce cynkowe, za pomoc ktrych homodimer przy-cza si do sekwencji regulatorowych GRE w czci promotoro-wej genw docelowych. Sekwencje GRE (glucocorticoid respon-se element elementy oddziaujce z GKS) okrelane s jakopozytywne (positive GRE), jeli przyczenie kompleksu GKS-GKSR prowadzi do aktywacji genu, a jako negatywne (negativeGRE) gdy efektem jest hamowanie syntezy biaek. Zwizanie zDNA indukuje zmiany konformacyjne w obrbie GKSR, ktre ssygnaem dla rekrutacji koaktywatorw transkrypcji o aktywnociwewntrznej acetylazy histonw HAT (CBP, pCAF). Dochodzi do

rozczania nukleosomw, rozpltywania nici DNA, umoliwiaj-cego przyczenie polimerazy II RNA i biaka wicego TATA(TBP TATA box binding protein), co warunkuje rozpoczcie trans-krypcji [6]. Pozytywny efekt zwizany z pobudzeniem transkrypcji(transaktywacj) przez GKSR w astmie oskrzelowej to transkryp-cja biaek o dziaaniu przeciwzapalnym (tabela I). Biako IkB (inhi-bitor NFkB) wie si z aktywowanym NFkB w jdrze komrko-wym oraz indukuje oddzielenie NFkB od miejsca wizania na ge-nach docelowych co hamuje transkrypcj zalenych od NFkBgenw. Lipokortyna 1 jest inhibitorem fosfolipazy A2 enzymuuwalniajcego kwas arachidonowy z fosfolipidw co zapocztko-wuje bieg kaskady kwasu arachidonowego. GKS dziki lipokorty-nie zmniejszaj wic wytwarzanie lipidowych mediatorw zapale-nia leukotrienw i prostanoidw.

Receptor B2 adrenergiczny (B2AR) ulega degradacji w tokupobudzenia przez agonistw (down regulation) a GKS zapobie-gaj temu zjawisku, std strategia czenia GKS z beta2 mimety-kami w astmie oskrzelowej. Podczas dugotrwaego stosowaniabeta2-mimetykw powstaje zjawisko tolerancji (tachyfilaksji) wmiar stosowania leku zmniejsza si jego efekt leczniczy. Od re-ceptora beta2 odcza si na krtki okres czasu biako regulacyj-ne Gs na skutek dziaania kinazy biaka Gs. Bez tego biaka, kt-rego podjednostka alfa aktywuje cyklaz adenylow, nie moedoj do rozkurczu oskrzeli. GKS hamuj dziaanie kinazy biakaGs i w ten sposb zapobiegaj rozwojowi tolerancji na beta 2mimetyki. GKS wpywaj na odbudow B2AR oraz na transduk-cj sygnau w jego obrbie korzystnie modyfikujc jego sprzga-nie z biakiem G (patrz niej).

Biako GILZ (glucocorticoid-induced leucine zipper protein)dziaa przeciwzapalnie przez hamowanie NFkB i AP-1. Z mecha-nizmem transaktywacji przede wszystkim zwizana jest wikszoniepodanych efektw metabolicznych terapii GKS. Hamujcyefekt na transkrypcj za porednictwem negatywnego GRE nosinazw transrepresji bezporedniej. W ten sposb GKS hamujtranskrypcj genw dla osteokalcyny, kortykoliberyny oraz pro-opiomelanokortyny (prekursora ACTH, lipotropiny, melanotropi-ny, b-endorfiny), czego kliniczn manifestacj s zmniejszeniegstoci mineralnej koci i zahamowanie osi podwzgrze przy-sadka - nadnercza. Dimeryzacja receptora i jego oddziaywanie zDNA jest preferowane przy niskich steniach ligandu, co od-powiada fizjologicznemu podstawowemu wydzielaniu kortyzolu.Kluczowe znaczenie dla tego procesu ma zestaw aminokwaswtworzcych ptl dimeryzacyjn (D-loop). W przypadku punkto-

Tabela IMolekularny mechanizm dziaania GKS.Molecular mechanism of GCS action.

EWOMONEG.I

ajcawytkasnarT )ERGevitisopzRSKGuremideinaziw(jcpyrksnartanwypwinderopzebzezrpwnegijcpyrksnarteinezduboP-1-PKM,2Bogenzcigrenerdaarotpecer,1ynytrokopil,)Bkrotibihni(BkI

rotibihniesaetorpetycohpmylyroterces(IPLS,)nietorpreppizenicueldecudni-diocitrococulg(ZLIG,)imanegoimhcynawowytkahcywokaibzanikazatafsof(.1-LIarotpeceratsinogatna,)aralKkermokokaib(01CC,)nietorprotibihniywokzcetszcoksin

.memzinahcemmytztsejhcynaziwzSKGainaaizdhcynzcilobatemwtkefehcynadopeinozskiW

ajserpersnarT FNT,81-LI,71-LI,61-LI,31-LI,11-LI,9-LI,6-LI,5-LI,4-LI,3-LI,2-LI,1-LInikotycwnegijcpyrksnarteinawomahaZ- a ,SETNARnikomehc,FSCMG,1PIM a .1yniletodnekeaibhcynni,ogewoninikydarb,ogewoninikoruenwrotpecer,2ALP,2XOC,SONIwmyzne,ynyskatoe,

.)ERGevitagenzRSKGuremideinaziw(jcpyrksnartanwypwinderopzebzezrpainderopzeBwnegijcpyrksnarteinawomahazzezrpazcrendan-akdasyzrp-ezrgzwdopisoijserpusiyzoropoetso:hcynadopeinaaizdainawoptsywmzinahcemeinwrottseJ

.ynytrokonalemoipoorp,ynyrebilokytrok,ynyclakoetsoald.SKGogenlapazwicezrpainaaizdmzinahcemyzsjeinawjan-ainderoP

imynnizRSKGuremonomogenwytka)okaib-okaibupytainawyaizddoeinderopzeb(klat-ssorczezrpwnegjserpskeanwypwinderoP.1.)hcynlapazorpwnegejserpskeanwypwhcicjumah(BERC,1-PA,BkFNimynjycpyrksnartimakinnyzc

,CADHjcaturkerjazskiwzaTAHonwytkajumahRSKGyremonomenwytkA.ynytamorhcgniledomeranwypwzezrpwnegjserpskeanwypwinderoP.2.hcynlapazorpwnegjcpyrksnartcjumah

jcalsnartzaroANRmmzilobatemitropsnartanwypwzezrpopRSKGzezrpwnegijserpskeajcalugeranjycpyrksnarttsoP.3

SKGainaaizdytkefeeikbyzsEWOMONEGEIN.II

hcywonojpmopihcywokrmoknobiconlazczsupezrpajcakifydomynilanerdaronainaaizdeinawozilajcnetop

zanikdaksakanwypw)Gimakaibzenaziwzyrotpecer-srotpecerdelpuocnietorpG(RCPGzeinawyaizddo

42 B. Rusinek i wsp.

wej mutacji w jej obrbie obserwowano (przy zachowaniu efek-tw przeciwzapalnych) cakowit utrat wpywu GKS na metabo-lizm tkankowy [7].

Porednia represja aktywnoci genw(transrepresja porednia) przy udziale GKSR

GKS wpywaj hamujco na znacznie wiksz liczb genw(cytokin, chemokin, enzymw, receptorw i innych biaek) w spo-sb niezaleny od bezporedniego oddziaywania z DNA (tabelaI). Aktywowany kompleks GKS-GKSR pozostaje w cytoplazmiew formie monomeru i wchodzi w interakcje (cross talk) z innymipozajdrowymi czynnikami transkrypcyjnymi (NFkB, AP-1,CREB,STAT), biakami koaktywatorowymi, biakami szlakw sygnaowychkinaz, nie dopuszczajc do ich oddziaywania na terenie jdra.Jest to gwny mechanizm regulacji odpowiedzi immunologiczneji zapalnej ustroju. Wymaga on wyszych ste ligandu, co od-powiadaoby wyrzutowi kortyzolu w reakcji na stres. Substytutemtakich ste jest najprawdopodobniej zwikszone powinowac-two receptorowe, ktre posiadaj wszystkie stosowane w terapiisteroidy wziewne.

GKSR jako monomer ulega fosforylacji przez kinaz fosfory-zujc N-terminaln cz biaka Jun (JNK Jun N-terminal ki-nase), ktra by moe jest niezbdna do osabienia sygnau loka-lizacji jdrowej [8].

GKS inaktywuj NFkB przez bezporedni interakcj midzyaktywowanym GKSR a podjednostk p65 NFkB, a AP-1 przezwizanie z podjednostk c- Jun. Dziki temu dochodzi do reduk-cji ekspresji genw prozapalnych przez nie regulowanych np. iNOS(inducible nitric oxide synthetase indukowalna syntaza tlenkuazotu) zalenej od NFkB, czego widocznym rezultatem jest re-dukcja poziomu NO tlenku azotu w powietrzu wydechowym. Ana-logicznie interakcja GKSR z NFkB i AP-1, ktre s wanymi czyn-nikami w ekspresji RANTES (cytokiny dziaajcej chemotaktycz-nie na eozynofile), powoduje zmniejszenie napywu eozynofili wtrakcie kortykoterapii.

Receptory GKSR w postaci aktywnych monomerw wpywa-j na proces przebudowy chromatyny. Hamuj acetylaz histo-nw (HAT) bezporednio i porednio przez oddziaywania z NFkBoraz zwikszaj aktywacj deacetylazy histonw (HDAC), co po-woduje zahamowanie transkrypcji genw prozapalnych (wycisze-nie genw). HDAC oprcz histonw moe deacetylowa rwnieczynniki transkrypcyjne np. GATA3, podjednostk p65 NFkB isprzyja jej czeniu z biakiem inhibitorowym IkB, co prowadzido zmniejszenia ekspresji kontrolowanych przez te czynniki ge-nw cytokin [9]. Polimorfizm w zakresie HDAC moe wpywa narozwj opornoci na GKS. Kompleks HDAC jest niezwykle podat-ny na utlenianie. Aktywne rodniki tlenowe w trakcie stresu oksy-dacyjnego (np. zwizanego z paleniem papierosw) powodujzahamowanie funkcji i zmniejszenie ekspresji HDAC (degradacjaw proteasomie). Prawdopodobnie dlatego u palcych astmaty-kw przeciwzapalne dziaanie GKS jest wyranie mniejsze. Teofi-lina w maych dawkach chroni HDAC przed uszkodzeniem. Po-woduje wzrost aktywnoci HDAC, moe wspomc dziaanie GKSi przywrci wraliwo na nie u chorych z wtrn opornoci naGKS w cikiej astmie i u palcych papierosy.

Potranskrypcyjna regulacja ekspresji genwGKS poprzez wpyw na aktywno wewntrzkomrkowych

ukadw sygnalizacyjnych zwizanych z kaskad fosforylacyjnzalen od kinaz serynowo/treoninowych, wpywaj na transkryp-cj i translacj genw prozapalnych. GKS w tym mechanizmiedestabilizuj mRNA dla mediatorw prozapalnych zawierajcychsekwencje AURE (AU-rich elements sekwencje bogate w ade-nin i uracyl) [10]. Posiadaj je m.in. IL-1b, IL-6, IL-8, TNFa,GMCSF, COX-2, eotaksyna. Za stabilizacj mRNA dla cytokinprozapalnych odpowiada enzym p38MAP (mitogen activated pro-tein kinase kinaza biakowa aktywowana mitogenami). GKS wpy-waj na jego destabilizacj poprzez aktywacj fosfatazy 1 MAPK(MKP-1), naturalnego inhibitora p38MAP.

Niegenomowy mechanizm dziaania GKS

Rezultaty mechanizmw genomowych dziaania GKS wyma-gaj czasu i pojawiaj si najwczeniej po kilkudziesiciu minu-tach. Od dawna jednak obserwuje si przykady dziaa GKS ujaw-

niajce si bardzo szybko, w cigu minut lub sekund, czasemjeszcze w trakcie podawania leku doylnego w napadzie astmy.Te szybkie efekty dziaania GKS maj charakter heterogenny iwystpuj rwnie w komrkach bez jder, wic nie s zwizanez ekspresj genw. W ostatnich latach odkrywane s coraz tonowe cieki sygnaowe. Niegenomowe mechanizmy dziaaniaGKS obejmuj wpyw na kanay jonowe i przepuszczalno bonkomrkowych, wpyw na system wtrnych przekanikw orazaktywacje drg rnych kinaz biakowych, a ujawniaj si najcz-ciej przy duych dawkach lekw [10]. W niektrych przypadkachw efektach tych poredniczy GKSR, a niektre wydaj si wyni-ka z wpywu na niektre fizykochemiczne waciwoci bony ko-mrkowej bez porednictwa receptora. GKS jako wysoce lipofil-ne zwizki interferuj z funkcj zwizanych z bon czsteczektakich jak kanay jonowe: wapniowe, sodowo-potasowe, chlorko-we oraz receptory. Rezultatem tych interferencji jest zmiana prze-puszczalnoci i zachowanie cigoci bon komrkowych. Mega-dawki GKS w cigu kilku minut mog zahamowa degranulacjneutrofili. Bolus GKS (powyej 250 mg/dob w przeliczeniu naencorton) w leczeniu urazw rdzenia krgowego, SM, czy anafi-laksji zabezpiecza (prawdopodobnie w tym mechanizmie) przedwystpieniem wczesnego obrzku [10].

W mechanizmie niegenomowym GKS uruchamiaj systemwtrnych przekanikw (jony wapnia, cykliczne nukleotydy cAMP,cGMP, trjfosforan inozytolu IP3, diacyloglicerol DAG). Wzrostaktywnoci okrelonego wtrnego przekanika uruchamia zale-n od niego kinaz (lub kaskad kinaz), co zmienia bieg niekt-rych procesw komrkowych. Rol w przekazywaniu sygnawnietranskrypcyjnych odgrywaj szlaki kinaz aktywowanych mito-genami (MAPK- gwnie Erk 1/2, i p38), Kinazy biakowej A (PKA)i C (PKC), kinaz tyrozynowych (np. Src) i lipidowych (kinaza trj-fosforanu inozytolu - PI3K). GKS bezporednio lub za porednic-twem receptorw bonowych mog czy si z podjednostk abiaka Gs aktywujcego cyklaz adenylow, co uruchamia cie-k sygnaow Gs-cAMP-PKA, z nastpcz syntez przeciwza-palnych endokannabinoidw. Sugerowano rwnie moliwointerakcji z biakiem inhibitorowym Gi, ktre hamuje cyklaz ade-nylow. GKS w obrbie bony komrkowej mog te wchodzi winterakcje z podjednostk Ca2 + ATP azy. Aktywacja receptorabonowego przez due dawki GKS, z indukcj IP3 jako wtrnegoprzekanika, wzmaga aktywno rdbonkowej syntazy tlenkuazotu, co daje natychmiastow popraw przepywu krwi w obsza-rze niedokrwienia oraz zmniejszenie reakcji zapalnej w naczy-niach w zawale minia sercowego i udarze niedokrwiennymmzgu model zwierzcy [3].

Uwaa si, e niegenomowe mechanizmy stanowi pierwszyetap dziaania GKS, ktry wzmacnia genomowe efekty wystpu-jce w dalszej kolejnoci. Genomowe oddziaywania GKS dostar-czaj natomiast biaek, koniecznych do nietranskrypcyjnego prze-kazywania sygnau [10]. Oba mechanizmy dziaania uzupeniajsi i potencjalizuj. Ze zrozumienia molekularnych mechanizmwdziaania GKS wynikaj prby wynalezienia czsteczek GKS no-wej generacji (GKS zdysocjowane), w ktrych zostayby zacho-wane korzystne przeciwzapalne efekty zwizane z transrepresj,a zablokowane mechanizmy bezporedniego oddziaywania z DNA(transaktywacja i transrepresja bezporednia), co zredukowao-by ryzyko systemowych efektw niepodanych [11]. Wyjanie-nie molekularnych mechanizmw dziaania GKS dao te pocz-tek badaniom nad alternatywnymi lekami przeciwzapalnymi inge-rujcymi w rne cieki sygnaowe dziaania GKS, np. inhibito-rami o niskiej masie czsteczkowej IKK2 (inhibitor of IkB kinase2), czy inhibitorami kinazy p 38 MAP [12]. Wiele aspektw dziaa-nia GKS wymaga jeszcze dalszych bada, jednake ze wzglduna wielokierunkowo i wszechstronno dziaania GKS s i praw-dopodobnie bd w przyszoci lekami nie do zastpienia.

Pimiennictwo1. Grzanka A. Genetyka astmy i molekularne podstawy dziaania lekw stoso-

wanych w astmie. [W:] Droszcz W. Astma, PZWL 2007; 33-93.2. Global strategy for asthma management and prevention. Global Initiative for

Asthma (Revised 2009) www.ginasthma.com3. Grzanka A, Jarzb J. Niegenomowy mechanizm dziaania glikokortykostero-

idw. Pneumonol Alergol Pol 2009; 77: 387-393.4. Barnes PJ. Transcription factors and asthma Eur Respir J 1998; 12: 221-

234.5. Bartholome B, Spies CM et al. Membrane glukocorticoid receptors (mGKR)

43Alergologia Immunologia 2010 tom 7 numer 1-2

are expressed in normal peripheral blood mononuclear cells and upregulated follo-wing in vitro stimulation and in patients with rheumatoid arthritis. FASEB J 2004; 18:70-80.

6. Barnes PJ. How corticosteroids control inflammation. Quintiles Prize Lecture2005. Br J Pharmacol 2006; 148: 245-254.

7. Lipworth BJ. Therapeutic implications of non-genomic glukocorticoid activity.Lancet 2000; 365: 87-89.

8. McMaster A, Ray DW. Modelling the glucocorticoid receptor and producingtherapeutic agents with anti-inflammatory effects but reduced side-effects. Exp Phy-siol 2007; 92: 299-309.

9. Mrz RM, Norparlik J. Sygnalizacja zalena od histonw w farmakoterapiiprzewlekej obturacyjnej choroby puc. Pneumonol Alergol Pol 2007; 75: 375-382.

10. Stellato C. Post-transcriptional and nongenomic effects of glucocorticoste-roids. Proc Am Thorac Soc 2004; 1: 255-263.

11. Lwenberg M, Stahn C et al. Novel insights into mechanisms of glucocorti-coid action and the development of new glucocorticoid receptor ligands. Steroids2008; 73: 1025-1029.

12. Barnes PJ. Corticosteroid effects on cell signaling. Eur Respir J 2006; 27:413-427.