*All tables, charts, graphs and pictures that are featured in this article can be found in the .pdf attachment at the end of the paper.

Úvod

Nešpecifické črevné zápaly (IBD, Inflammatory bowel disea– se) sú autoimunitné ochorenia, ktoré patria do skupiny idiopatických črevných zápalov a zahŕňajú 2 formy: Crohnovu chorobu (Crohn disease, CD) a ulceróznu kolitídu (ulcerative colitis, UC). CD postihuje ktorúkoľvek časť gastrointestinálneho traktu, zatiaľ čo pri UC je postihnuté len hrubé črevo a oblasť konečníka. Obe tieto ochorenia predstavujú závažný medicínsky problém s celosvetovo rastúcou incidenciou(1) (obrázok 1).

Medzi symptómy pacientov, ktorí trpia IBD, patria najmä hnačky, bolesti brucha, krvavá stolica a vracanie. U mnohých boli pozorované poruchy funkcie črevnej epiteliálnej bariéry a mikrobiálna dysbióza(3). V súčasnosti toto ochorenie nie je vyliečiteľné, terapia však pozostáva z liečby symptómov s cieľom indukovať a následne udržať stav remisie, a teda zlepšiť kvalitu života pacienta. Využíva sa kombinácia rôznych liekov, predovšetkým aminosalicyláty, imunomodulačné látky a kortikosteroidy, pričom v mnohých prípadoch je potrebné aj podanie antibiotík či chirurgický zákrok.

Spomínané medikamenty pôsobia systémovo a vyznačujú sa rôznymi nevýhodami, ako je napríklad dlhý čas nástu- pu protizápalového účinku alebo závažné nežiaduce účinky. Aj na základe týchto poznatkov bola vytvorená biologická terapia, ktorej látky pôsobia lokálne a cielene inhibujú molekuly, ktoré sa podieľajú na zápalových procesoch. Patria tu predovšetkým schválené terapie proti TNF (faktor nekrotizujúci tumor, tumor necrosis factor), ale aj látky blokujúce napríklad integríny (natalizumab, vedolizumab) či interleukíny IL – (12/23) (ustekinumab). Napriek tomu, že ide o účinné lieky, existuje pomerne veľa pacientov, ktorí na túto liečbu nereagujú vôbec alebo stratia odpoveď počas liečby(4,5). Práve preto je potrebné a zaujímavé zistiť, aké konkrétne genetické zmeny existujú medzi pacientmi, ktorí majú na túto terapiu pozitívnu odpoveď, a tými, ktorí vykazujú stratu odpovede.

Anti-TNF-alfa biologická liečba

Na základe poznatkov z veľkých asociačných štúdií (GWAS, genome-wide association studies), ktoré sa zaoberali identifikáciou rizikových lokusov pre zápalové črevné ochorenia, sa podarilo identifikovať biologické dráhy a poruchy v konkrétnych génoch, ktoré sa týkajú zápalového procesu(6). Vďaka tomu bolo možné vytvoriť liečivá, ktoré cielene inhibujú konkrétne molekuly. Jednou takouto molekulou je aj prozápalový cytokín TNF. TNF je známy tým, že podporuje zápalovú odpoveď pri rôznych ochoreniach vrátane reumatoidnej artritídy, ankylozujúcej spondylitídy, CD, UC a psoriázy, pričom bolo dokázané, že príznaky týchto porúch sa zlepšujú pri liečbe inhibítormi TNF.

V rámci biologickej liečby sa v súčasnosti na liečbu IBD používajú štyri anti-TNF molekuly: infliximab, adalimumab, certolizumab pegol a golimumab(7,8) (obrázok 2). Mechanizmus pôsobenia anti-TNF prebieha dvoma rôznymi spôsob- mi. Prvý mechanizmus pôsobí na základe indukcie apoptózy T-buniek. Tento mechanizmus účinku je spoločný pre infliximab, adalimumab a certolizumab(26). V druhom mechanizme sa anti-TNF viaže na transmembránový TNF, pričom je Fc časť protilátky rozpoznávaná Fc receptormi, ktoré sa nachádzajú na monocytoch. Tento mechanizmus je špecifický pre anti-TNF molekuly, ktoré obsahujú Fc oblasť, preto je v prípade certolizumabu nemožný(27).

Strata odpovede na biologickú liečbu

Antagonisty TNF-α sú účinné lieky, ktoré zlepšujú kvalitu života pacientov s IBD, znižujú počet operácií a hospitalizácií. Napriek tomu približne 10 – 30 % pacientov nereaguje na indukčnú terapiu (primárna strata odpovede) a 23 – 46 % stratí odpoveď počas liečby (sekundárna strata odpovede)(4,5). Pri liečbe IBD pacientov je dôležité určiť, či príčinou zlyhania liečby je primárna alebo sekundárna strata odpovede, kvôli tomu, aby sa prípadne mohla zvoliť iná forma terapie a aby sa optimalizovala pozitívna klinická odpoveď.

Primárna a sekundárna strata odpovede

Podľa klinickej definície je primárna strata odpovede (PNR, primary non-response) na anti-TNF-α liečbu definovaná ako nedostatočné zlepšenie klinických príznakov a symptómov po indukčnej liečbe(12). Sekundárna strata odpovede (LOR, se- condary loss of response) opisuje pacientov, ktorí reagovali na liečbu počas indukčnej fázy, ale následne stratili odpoveď počas udržiavacej fázy alebo ich odpoveď bola znížená, respektíve trvala krátko(13).

Mechanizmy, ktoré sú spojené s PNR a LOR na anti-TNF liečbu v IBD zatiaľ nie sú úplne známe a opísané, ale predpokladá sa, že medzi hlavné príčiny toho, prečo dochádza k strate odpovede na liečbu, patrí: farmakokinetické a farmakodynamické zlyhanie, imunogenicita, dávkovací režim pri liečbe a príčinou môže byť aj samotná charakteristika ochorenia (fenotyp, lokalizácia ochorenia, závažnosť ochorenia)(14).

Farmakokinetické zlyhanie

Farmakokinetika je proces, ktorý opisuje reakciu organizmu na liek. Sleduje uvoľňovanie z liekovej formulácie, absorpciu, distribúciu, chemické zmeny, metabolizmus a spôsob vylúčenia z tela(15). Pri farmakokinetickom zlyhaní dochádza k zníženiu hladín liečiva alebo úplnému vymiznutiu protilátok. Pri takomto zlyhaní totiž nastáva zrýchlený neimúnny klírens lieku prostredníctvom systémovej cirkulácie v tkanive. Neimúnny klírens môže byť spôsobený taktiež únikom liečiva cez sliznicovú membránu do ulcerovanej časti sliznice, čo následne vedie k výraznej strate elektrolytov a proteínov vrátane anti-TNF(16,17).

Farmakodynamické zlyhanie

Farmakodynamika sa zaoberá účinkom lieku na organizmus a sleduje biochemický, fyziologický a molekulárny efekt na telo, mechanizmus účinku, vzťah medzi koncentráciou a účinkom a vedľajšie účinky(18,19). U pacientov s IBD je farmakodynamické zlyhanie charakterizované ako nedostatok zlepšenia symptómov v dôsledku prechodu ochorenia na dráhu, ktorá nie je riadená TNF. Napriek tomu, že koncentrácia liečiva v plazme je dostatočná, nedochádza k tvorbe protilátok a liečba nemá žiaden klinický efekt. V liečbe sú potom účinné iné ako anti-TNF látky, napríklad antiintegrínové protilátky, ktoré blokujú adhéziu leukocytov na kapilárnu stenu(14).

Imunogenicita

Imunogenicita je schopnosť látky (ako je napríklad antigén) vyvolať imunitnú odpoveď v živom organizme. Pri zlyhaní v dôsledku imunogenicity je detegovaná vysoká koncentrácia protilátok proti liečivu a nulová koncentrácia liečiva, pričom farmakoterapia ostáva bez klinickej odpovede. V takomto prípade je potrebná zmena liečiva. Strata odpovede na inhibítory TNF v dôsledku vytvorenia neutralizujúcich protilátok proti lieku a subterapeutických koncentrácií liečiva je veľkým problémom v manažmente pacientov s IBD a vyskytuje sa aj pri primárnej, aj sekundárnej strate odpovede(20).

Genetické pozadie biologickej terapie

Je známe, že genetické varianty v géne TPMT ovplyvňujú účinnosť liečiv zo skupiny imunomodulátorov, konkrétne azatioprínu. Pacienti nesúci konkrétne varianty v tomto géne sa delia na pomalých, intermediárnych a rýchlych metabolizérov, na základe čoho nereagujú na liečbu, prípadne u nich dochádza k závažným vedľajším účinkom pri užívaní tohto typu lieku(21). Preto sa pred nasadzovaním tiopurínov vyšetruje aj genotyp tohto génu. Predpokladá sa, že genetické pozadie pacientov môže ovplyvňovať aj reakcie jednotlivých pacientov na biologickú liečbu. Skúmaním genetického pozadia biologickej terapie a zápalových dráh, ktoré súvisia s IBD a vedú k expresii TNF, sa zaoberali viaceré štúdie(22). Boli v nich identifikované polymorfizmy, ktoré sú asociované so stratou odpovede, ale aj také, ktoré majú priaznivý účinok v súvislosti s reakciou na liečbu. Prostredníctvom identifikácie polymorfizmov a ich biologických vplyvov možno zistiť, ktorí pacienti budú z liečby príslušným agensom profitovať a, naopak, ktorí budú potrebovať iný typ liečiva. V súčasnosti je identifikácia takýchto polymorfizmov a zisťovanie ich funkčných vplyvov v štádiu výskumu a v praxi sa zatiaľ tieto gény nevyšetrujú.

Jednonukleotidové polymorfizmy asociované s odpoveďou na anti-TNF terapiu

V doteraz uskutočnených štúdiách, ktoré sa venovali tejto problematike, boli identifikované viaceré jednonukleotidové polymorfizmy (SNPs, single nucleotide polymorphisms) ovplyvňujúce odpoveď pacientov na anti-TNF liečbu. Sumárny prehľad týchto polymorfizmov spolu s lokalizáciou v genóme, so zápisom variantu, s frekvenciou minoritnej alely a biologickým účinkom je uvedený v tabuľkách 1 a 2.

V dostupnej literatúre týkajúcej sa študovania reakcií IBD pacientov na liečbu pomocou inhibítorov TNF-α sa nám podarilo nájsť 30 polymorfizmov, ktoré boli asociované s negatívnou alebo pozitívnou odpoveďou na anti-TNF liečbu. Konkrétne 17 z nich je asociovaných so stratou odpovede, 16 poukazovalo na pozitívnu odpoveď a 3 polymorfizmy sa nachádzali v oboch týchto skupinách, čiže vykazovali aj pozitívnu, aj negatívnu odpoveď na biologickú liečbu.

Tieto štúdie a ich výsledky naznačujú, že polymorfizmy spojené s vysokou aktivitou napríklad TLR5 u pacientov s CD a taktiež polymorfizmy spôsobujúce vysoké hladiny IL-12 a IL-18 u pacientov s UC boli asociované so stratou odpovede na biologickú liečbu. Na druhej strane, polymorfizmy v génoch, ktoré sú zapojené do regulácie NF-κB dráhy (NFKBIA), signálnej dráhy TNF-α (TNFRSF1A) a ďalších cytokínových dráh (IL18 a JAK2) sú asociované s pozitívnou odpoveďou na anti-TNF terapiu(25).

Napríklad v asociácii s pozitívnou odpoveďou na biologickú liečbu u pacientov s CD bolo identifikovaných sedem SNP (rs3804099, rs1816702, rs11465996, rs4149570, rs2430561(23),  rs187238,  rs12343867(25)) (tabuľka  2), ale u pacientov s CD boli identifikované aj polymorfizmy asociované s negatívnou odpoveďou na biologickú liečbu, a to rs352139(23), rs5744174(24), rs8126756(25) (tabuľka 1).

Polymorfizmy  rs4848306, rs10499563(23), rs696(25) vykazovali zase u pacientov s UC pozitívnu odpoveď (tabuľka 2), no ďalších 12 identifikovaných polymorfizmov rs4696480, rs4251961, rs2569190, rs11465996, rs6927172, rs2275913(23), rs4612666, rs1554973, rs11938228(25), rs2234711, rs17250932, rs3212217(24) bolo asociovaných so stratou odpovede pri UC (tabuľka 1).

Celkovo v súbore IBD pacientov boli v asociácii s pozitívnou odpoveďou na biologickú liečbu identifikované polymorfizmy  rs187084,  rs3804099,  rs11465996,  rs7222094, rs4149570, rs4848306, rs10499563, rs2430561(23), rs1946518, rs12343867, rs696, rs10754558(25), rs3212217(24)  (tabuľka 2).

A naopak, v asociácii s negatívnou odpoveďou na biologickú liečbu u pacientov s IBD bolo identifikovaných týchto 7 polymorfizmov: rs352139, rs1554973, rs6927172, rs361525, rs2275913(23), rs4612666, rs4251961(25) (tabuľka 1).

Polymorfizmus rs5030728 je zaujímavý tým, že v závislosti od testovaného modelu (dominantný, recesívny, homozygotný, heterozygotný) a zároveň v kombinácii s typom ochorenia (IBD, CD, UC) bol na jednej strane asociovaný s pozitívnou reakciou na liečbu a na strane druhej so stratou odpovede(23,25) (tabuľka 1, tabuľka 2).

Záver

K strate odpovede na biologickú liečbu u pacientov trpiacich IBD, ale aj inými autoimunitnými ochoreniami dochádza z rôznych príčin. Ukázalo sa, že aj prítomnosť konkrétnych SNP u pacientov môže výrazne ovplyvňovať reakcie na podanú terapiu. Prostredníctvom skúmania genetického pozadia biologickej terapie boli doteraz identifikované viaceré polymorfizmy, ktoré sú asociované so stratou odpovede, ale aj také, ktoré majú priaznivý účinok na pacientov s IBD. Pomocou týchto SNP možno zistiť, ktorí pacienti budú z liečby príslušným agensom profitovať, a naopak, ktorí budú potrebovať iný typ liečiva. Identifikácia polymorfizmov má význam nie- len v prípade anti-TNF liečby, ale tiež v prípade akýchkoľvek iných terapií, a samozrejme, pri stanovení rizika a predispozície vzniku rôznych ochorení, a to predovšetkým v dnešnej dobe, keď sa genomická medicína usiluje o dosiahnutie personalizovanej medicíny.

LITErATÚrA

1. http://www.24 com/voimages/web_image/upload/ file/20140606/76761402057831265.pdf
2. https://inflammatoryboweldisease.net/types-of-ibd/ulc
3. Fakhoury M, Negrulj R, Mooranian A, et Inflammatory bowel disease: clinical aspects and treatments. Int J Inflam 2014; 7: 113-120.
4. Sherman M, Tsynman DN, Kim A, et al. Sustained improvement in health-related quality of life measures in patients with inflammatory bowel disease receiving prolonged anti-tumor necrosis factor J Dig Dis 2014; 15(4): 174-179.
5. Roda G, Jharap B, Neeraj N, et Loss of response to anti-TNFs: definition, epidemiology, and management. Clin Transl Gastroenterol 2016; 7(1): e135.
6. de Lange KM, Moutsianas L, Lee JC, et Genome-wide association study implicates immune activation of multiple integrin genes in inflammatory bowel disease. Nat Genet 2017; 49(2): 256-261.
7. Sandborn WJ,  Hanauer  SB,  Katz  S,  et  al.  Etanercept  for  active Crohn’s disease: a randomized, double-blind, placebo-controlled Gastroenterology 2001; 121(5): 1088-1094.
8. Rutgeerts P, Sandborn WJ, Fedorak RN, et al. Onercept for moderate-to-severe Crohn’s disease: a randomized, double-blind, placebo-controlled Clin Gastroenterol Hepatol 2006; 4(7): 888-893.
9. https:/ /ki.se/en/cns/inflix imab-r emicade?_ ga=2.53474475.209084293. 1538337985-1676560418.1538337985
10. https://ki.se/en/cns/adalimumab-humira?_ga=2.95204511. 1538337985-1676560418.1538337985
11. h t t p s ://k i .s e /e n /cn s /certolizuma b-pegol – cimzia ?_ ga=2.133559309.209084293.1538337985-1676560418.1538337985
12. Sprakes MB, Ford AC, Warren L, et Efficacy, tolerability, and predictors of response to infliximab therapy for Crohn’s disease: a large single centre experience. J Crohns Colitis 2012; 6(2): 143-153.
13. Allez M, Karmiris K, Louis E, et al. Report of the ECCO pathogenesis workshop on anti-TNF therapy failures in inflammatory bowel diseases: definitions, frequency and pharmacological J Crohns Colitis 2010; 4(4): 355-366.
14. Ding NS, Hart A, De Cruz Systematic review: predicting and optimising response to anti‐TNF therapy in Crohn’s disease–algorithm for practi- cal management. Aliment Pharmacol Ther 2015; 43(1): 30-51.
15. Harris P, Nagy S, Vardaxis N, et Mosby’s Dictionary of Medicine, Nursing and Health Professions-Australian & New Zealand Edition-eBook. Elsevier Health Sciences 2004. 2208 p.
16. Brandse JF, van den Brink GR, Wildenberg, ME, et Loss of infliximab into feces is associated with lack of response to therapy in patients with severe ulcerative colitis. Gastroenterology 2015; 149(2): 350-355.
17. Nattiv R, Wojcicki JM, Garnett EA, et High-dose infliximab for treatment of pediatric ulcerative colitis: a survey of clinical practice. World J Gastroenterol 2012; 18(11): 1229.
18. Singh NN, Ellis Pharmacological therapies 1998; 267-293.
19. Duffus Glossary for chemists of terms used in toxicology. Pure and applied chemistry 1993; 65(9): 2003-2122.
20. Afif W, Loftus EV, Faubion WA, et Clinical utility of measuring infliximab and human anti-chimeric antibody concentrations in patients with inflammatory bowel disease. Am J Gastroenterol 2010; 105(5): 1133-1139.
21. Wu Drug metabolizing enzyme activities versus genetic variances for drug of clinical pharmacogenomic relevance. Clinical proteomics 2011; 8(1): 12.
22. Bek S, Nielsen JV, Bojesen AB, et Systematic review: genetic biomarkers associated with anti‐TNF treatment response in inflammatory bowel diseases. Aliment Pharmacol Ther 2016; 44(6): 554-567.
23. Bank S, Andersen PS, Burisch J, et al. Associations between functional polymorphisms in the NFκB signaling pathway and response to anti-TNF treatment in Danish patients with inflammatory bowel Pharmacogenomics J 2014; 14(6): 526-534.
24. Bank S, Andersen PS, Burisch J, et al. Genetically determined high activity of IL-12 and IL-18 in ulcerative colitis and TLR5 in Crohns disease were associated with non-response to anti-TNF Pharma- cogenomics J 2017; 18(1): 87-97.
25. Bank S, Julsgaard M, Abed OK, et al. Polymorphisms in the NF kB, TNF‐alpha, IL‐1beta, and IL‐18 pathways are associated with response to anti‐TNF therapy in Danish patients with inflammatory bowel Aliment Pharmacol Ther 2019 49(7): 890-903.
26. Atreya R, Zimmer M, Bartsch B, et Antibodies against tumor necrosis factor (TNF) induce T-cell apoptosis in patients with inflammatory bowel diseases via TNF receptor 2 and intestinal CD14+ macrophages. Gastroenterology 2011; 141(6): 2026-2038.
27. Levin AD, Wildenberg ME, van den Brink GR. Mechanism of action of anti-TNF therapy in inflammatory bowel J Crohns Colitis 2016; 10(8): 989-997.