Cholesterolové krystaly, infuze cyklodextrinu a regrese aterosklerózy

Cholesterol je při 37°C ve vodě a vodných roztocích jen minimálně rozpustný a musí být v živé tkání vázán na proteiny. Jeho případná krystalizace a ukládání v orgánech a cévách je potenciálně nebezpečným dějem, jemuž má za úkol předcházet imunitní systém. Již přechodová fáze od rozpuštěné formy k tvorbě krystalů je v případě cholesterolu, ale i jiných krystalizujících látek a aktivovaných peptidů, vyhodnocena jako alarmující signál a makrofágy mají za úkol tyto vznikající krystaly ihned fagocytovat a co nejrychleji odstraňovat z těla. Při pohlcování cholesterolových krystalů dochází k porušování lysozomů a vyplavování dalších cytokinů, což dále aktivuje imunitní kaskádu, které se účastní i IL-1b, který spouští plnou aktivaci inflamozomů NLRP3 s rozvojem zánětlivé reakce a také ovšem aterosklerotických změn.

Ukládání krystalických látek v buňkách je etiologickým mechanismem řady střádavých onemocnění, zhusta smrtelných. Krystaly ireverzibilně poškozují a destruují buňky a tkáně, přičemž nejcitlivější na tyto patologické změny bývá tkáň nervová. Kauzální léčba těchto nemocí neexistuje a provází je velké zdravotní komplikace, snižování kvality života a nevyhnutelná předčasná smrt. Navíc se řadí mezi vzácné nemoci – celosvětově postihují jen několik desítek či stovek pacientů a nejsou tak ani předmětem přílišného zájmu farmaceutických firem ani investorů. Přesto se vědci snaží o rozkrytí jejích pozadí a spouštěcích mechanismů i o hledání cesty k jejich léčbě.

Bylo nebylo…

O těchto procesech četla v časopise Nature článek Američanka Chris H. a napsala jeho autorovi dopis, v němž se ptala: „Napadlo mne, jestli by se nedal krystalizující cholesterol vytěsnit z plaku intravenózními infuzemi cyklodextrinu a zda by to mohlo ovlivnit i aktivaci inflamozomů NLRP3?“ Podotkněme, že ona paní neměla žádné lékařské, biologické ani podobné vzdělání – byla programátorkou. Její děti však již v časném věku začaly trpět poruchami rovnováhy a řeči, přičemž následně se sérií vyšetření zjistilo, že trpí vzácnou geneticky podmíněnou nemocí (Nieman Pick Type C – NPC), charakterizovanou změnami cholesterolového metabolismu na buněčné úrovni s následným intarcelulárním hromaděním cholesterolových krystalů („dětský Alzheimer“, globálně cca 500 výskytů). Lékaři rodičům sdělili, že se mají smířit s tím, že jim dvojčata zemřou do 2–4 let od stanovení diagnózy, jelikož se jedná o nevyléčitelné a vždy smrtelné onemocnění. S tím se však paní Chris smířit nehodlala a začala na internetu studovat veškeré informace související s cholesterolem a onemocněním jejích holčiček.

Jste netrpěliví a chcete hned vědět, jak tato vědecká pohádka dopadla? Samozřejmě že dobře – Addy a Cassi nedávno oslavily 14. narozeniny a těší se dobrému zdraví. A opravdu dostávají infuze cyklodextrinu.

Přitom cyklodextrin je známou a lidstvem hojně využívanou sloučeninou, především v kosmetickém a chemickém průmyslu pro neutralizaci pachů (součást zubních past, aviváží, vonných sprejů, deodorantů či antiperspirantů) a používá se i ve farmaceutické výrobě k solubilizaci, navazování a zachycování aktivních molekul – hormonů, antibiotik, apod. (Del Valle et. al., Cyclodextrins and their uses: a review, Process Biochemistry, 2004). Vědci o něm ví i to, že umí vytěsnit cholesterol z biologických membrán a zvyšuje jeho rozpustnost ve vodném prostředí asi 300 000×, což není právě zanedbatelné.

Na popud dotazu této laické programátorky se vědci začali zabývat ideou, zda by tedy nebylo lepší zaměřit se přímo na terapeutické ovlivnění vznikajících krystalů namísto snah o narušení zánětlivé odpovědi, kterou jejich tvorba vyvolávala, jak činili až doposud. Byly tedy provedeny pokusy na zvířatech, trpících podobným genetickým defektem a zjistilo se, že vysoké dávky cyklodextrinu opravdu patologické projevy vyvolané depozity krystalů cholesterolu reverzují. Pokusy na laboratorních myších prokázaly, že injekční podání cyklodextrinu může dokonce i snižovat koncentraci cholesterolových krystalů v aterosklerotickém plátu (!) a také indukovat jeho regresi, aniž by ovšem ovlivnilo jeho sérové hladiny.

A co lidé?

Ano – již byl proveden i výzkum na lidech, kdy byly účinkům cyklodextrinu vystaveny bioptické ex vivo vzorky humánního aterosklerotického plátu, přičemž již po krátké kultivaci byl v plaku zaznamenán pozitivní výsledek a genomickým profilováním byla zjištěna i aktivace genů typických pro transport cholesterolu a současné tlumení inflamační kaskády s down-regulací mediátorů tvorby plaku. Zjistilo se také, že cykloextrin in vivoindukuje i reverzní transport cholesterolu s jeho masivním vylučováním stolicí i močí.

Mechanismus tohoto účinku je poměrně složitý a dependentní na LXR agonismu, nicméně je možné konstatovat, že cyklodextrin již poměrně rychle po podání (v řádu hodin) napomáhá buňkám v metabolizaci cholesterolových krystalů, a i volný cholesterol může být díky jeho přítomnosti metabolizován na cholesterylestery a oxysteroly v makrofázích a mitochondriích.

Cyklodextrin se v organismu chová jako pro-léčivo, které podporuje přirozený, tělu vlastní mechanismus vedoucí k odstranění cholesterolových depozit.

Dostala paní Chris Nobelovu cenu?

Prozatím ne, i když měla pravdu a cholesterol se opravdu dá z depozit cyklodextrinem vytěsnit. Pro paní Chris je ale určitě tou nejlepší odměnou, že její děti žijí a že se prozatím alespoň podařilo získat registraci FDA pro terapii, jíž je možné pacienty s nemocí NPC léčit. A dobrou zprávou je i to, že se vedoucímu výzkumu již podařilo přečíst téměř veškeré e-maily, jichž mu denně chodí několik stovek, zvlášť poté, co bulvární novináři vyrukovali do tisku s nadpisy typu „Matka nemocných dětí objevila milionový lék“, „Aviváž umí rozpustit cholesterol“ či „Laboratorní myši mají sladkou párty – píchají jim cukr do žil“.

Pozornost veřejnosti je bohužel podobnými titulky nutno získávat – farmaceutické firmy ani grantové agentury se zatím o objev nikterak neperou. Dokonce i následné klinické hodnocení (placebem kontrolovanou klinickou studii fáze IIb u pacientů s pokročilou aterosklerózou s účastí 100 subjektů) si autorský tým musí hradí sám ze svých zdrojů. Bude tedy snad nutné v bulvarizaci ještě přitvrdit? Uvidíme, jak dopadne další díl tohoto fantastického příběhu. Možná i na stránkách novin.

Redakčně zpracováno ze sdělení, které na 85. kongresu EAS v Praze přednesl: 
Eicke Latz, MD, Ph.D., 
Institute for Innate Immunity, Bonn University, Bonn, Německo 
Division of Infectious Diseases, University of Massachusetts Medical School, Worcester, USA