Фактори росту, Детальна інформація

Дія G-CSF відбувається шляхом його зв’язування із строго специфічними рецепторами, які є на гранулоцитарних клітинах всіх стадій дозрівання, але відсутні на клітинах еритроїдного і мегакаріоцитарного рядів. Рецептори до G-CSF є протеїнами, і складаються з одного поліпептидного ланцюга з молекулярною масою 100-150 кДа, що містить у своєму складі в людини 812 або 759 амінокислотних залишків. Є рецептори помірної і високої аффінності. У фізіологічних умовах дія G-CSF відбувається шляхом зв’язування з високоаффінними рецепторами, при збільшенні рівня G-CSF в крові і тканинах відбувається його зв’язування з рецепторами помірної аффінності. На клітинах гранулоцитарного ряду є від 50 до 500 рецепторів на клітину [цит. по 2].

Дія G-CSF відбувається дуже швидко: протягом кількох хвилин після ін’єкції відбувається спочатку зменшення кількості нейтрофілів у периферійній крові, яке пояснюється посиленням адгезії в судинах, що призводить до виходу гранулоцитів із циркуляції, а потім – швидке збільшення кількості нейтрофілів, і протягом 24 годин спостерігається поява незрілих попередників гранулоцитопоеза в периферійній крові.

Досліди на мишах і мавпах продемонстрували, що G-CSF в змозі індукувати нейтрофілію в нормальних тварин і підвищувати відновлення нейтрофілів після використання 5-флорурацилу або загального опромінення організму. Нормальних рівнів нейтрофілів у мавп було досягнуто у межах 10 днів від початку лікування після застосування доз циклофосфаміду, які індукували аплазію. Коли G-CSF починали вводити перед хіміотерапією, рівень нейтропенії був глибшим, проте відновлення не порушувалось. Це вказує на те, що клітини-попередники спонукаються до вступу в клітинний цикл G-CSF, тому стають чутливими до цитотоксичних препаратів [24].

Досліди з Н3-тимідином проводилися для визначення кінетики гранулопоезу людини та мишей після призначення G-CSF. Було показано, що гранулопоез підвищувався на всіх рівнях, а найбільше на рівні мієлобластів. Також очевидним було прискорення дозрівання і виходу клітин, але не спостерігалося ніяких змін у тривалості циркуляції нейтрофілів у кров’яному руслі [цит. по 10].

Можливим є те, що функції нейтрофілів посилюються у пацієнтів, які отримують G-CSF. У них підвищується здатність до хемотаксису, що також забезпечує захист проти різних патогенних факторів, включаючи бактерії та гриби [7].

Перша частина клінічних досліджень продемонструвала, що G-CSF є ефективним у підвищенні числа нейтрофілів при тривалому внутрішньовенному введенні, короткочасному внутрішньовенному введенні та при введенні під шкіру. Навідміну від GM-CSF, вживання G-CSF не супроводжується побічними ефектами. Трапляються скарги на біль у кістках у 20% пацієнтів, підвищення рівня лактатдегідрогенази та сечовини, а також збільшення селезінки у дітей із хронічною нейтропенією. Ці проблеми, як правило, незначні, а біль у кістках легко знімається парацетамолом. Було зафіксовано лише один випадок гострого дерматозу у пацієнта хворого на лейкемію [цит. по 10].

Поряд із дослідженнями ролі та механізмів впливу G-CSF і GM-CSF, необхідними є вивчення патофізіології нейтропенії та сепсису, спричиненого нейтропенією. Було невідомо чи ці проблеми були спричинені неадекватною кількістю нейтрофілів, чи нейтрофіли цих пацієнтів були якісно недосконалими. Схоже на те, що інфекції в таких пацієнтів спричинені комбінацією цих факторів. Окрім того, у пацієнтів з нейтропенією часто розвивається гарячка без ознак джерел інфекції і мікробіологічних підтверджень інфекції. Без сумнівів, що пацієнти з нейтропенією мають підвищений ризик померти від інфекції, і чим вищі дози хіміотерапії та довші її курси, чи застосування комбінації хіміотерапії та радіотерапії, тим вищий ризик [21].

Проблема нейтропенії, що настає після хіміотерапії ракових захворювань розглядалася багатьма вченими. У багатьох клінічних випадках застосування G-CSF спричиняло значне скорочення тривалості нейтропенії. Було відмічено покращення перенесення пацієнтами інфекцій, зменшення кількості грибкових уражень, скорочення періоду перебування пацієнтів у лікарні і можливість призначення вищих доз хіміотерапії [цит. по 10].

Щоб довести, що зменшення періоду нейтропенії спричинено використанням G-CSF, важливо було провести плацебо контрольовані рандомізовані дослідження. Це було зроблено Crawford et al, використовуючи циклофосфамід і доксорубіцин при терапії раку легень. Ці цитотоксини було вибрано через те що вони широко використовуються для лікування різних форм раку. Рак легенів було обрано як модель раку, що піддається хіміотерапії, і лікування якого ускладнюється інфекціями. Досліджувальні ліки давали при кожному циклі хіміотерапії. Цих пацієнтів пізніше лікували введенням G-CSF. Було відмічено 50% зменшення частоти виникнення гострої нейтропенії у пацієнтів, які отримували G-CSF, внаслідок чого зникала необхідність госпіталізації та використання антибіотиків. Пацієнти, які отримували плацебо, після чого почали отримувати G-CSF, після зникнення нейтропенії були в змозі отримувати повну дозу хіміотерапії з підтримкою G-CSF [9].

При синдромі Костмана введення G-CSF спричиняє збільшення числа нейтрофілів у периферійній крові. При циклічних нейтропеніях тривалість циклу може бути вкорочена, і спостерігається збільшення кількості BFU-E (вибух формуючих одиниць еритроцитів) і GM-CFC (гранулоцит-макрофагальних колонієутворюючих клітин). У пацієнтів із глікогенозом типу Ib G-CSF різко підвищує кількість нейтрофілів з подальшим покращенням перенесення інфекцій. Тривала терапія із застосуванням G-CSF забезпечує захист пацієнтів від інфекцій. Єдиним побічним ефектом була спленомегалія. Це можна вважати рідкісним випадком. Спленомегалія виникає лише у дітей із гострою хронічною нейтропенією. Відзначено також підвищення кількості нейтрофілів і відступ інфекції у цих пацієнтів завдяки G-CSF [25].

Мієлодиспластні синдроми є гетерогенною групою захворювань, деякі з яких характеризуються цитогенетичними порушеннями, зумовлених дефектом довгого плеча 5 хромосоми, де знайдено ген, що кодує GM-CSF. Пацієнти знаходяться у ризику померти від кровотеч, інфекцій чи виникнення гострої лейкемії та анемії. У цьому випадку кількість нейтрофілів може бути збільшена завдяки введенню G-CSF, із збільшенням GM-CFC у кістковому мозку без збільшення клональної проліферації. Цитогенетичні порушення можуть зникнути під час лікування (можливо завдяки селективній стимуляції нормальних клонів гемопоетичних клітин), але знову з'являються після припинення введення G-CSF. При лікуванні 18 пацієнтів за допомогою G-CSF, було відзначено збільшення показників нейтрофілів у 16 з них, проте вони повернулися до початкового стану після припинення терапії. Зменшений ризик інфекції було відмічено коли нейтрофілів було > 1.5x109/літр. Не зважвючи на це, у трьох пацієнтів під час терапії мієлоїдна лейкемія прогресувала. Було відмічено, що G-CSF спричиняє збільшення кількості нейтрофілів у дітей, хворих на апластичну анемію, під час терапії, але ці показники поверталися до початкового рівня після припинення введення G-CSF [цит. по 10].

G-CSF i GM-CSF можуть збільшити кількість нейтрофілів у пацієнтів із мієлодисплазією чи апластичною анемією, але це ще повністю не доведено. Може бути, що G-CSF є більш корисним у лікуванні таких пацієнтів під час гострих інфекційних захворювань. Для хворих на мієлодисплазію ризик стимуляції її трансформації у мієлоїдну лейкемію до кінця не визначено.

G-CSF використовувався для лікування лімфобластної та мієлобластної лейкемії. Знову, було відмічено збільшення кількості нейтрофілів, та зменшення ризику інфекції для обох типів лейкемій. Була тенденція до збільшення швидкості ремісії у групі, яка отримувала G-CSF, але це не стало статистичним показником пізніше. Не було жодної різниці між групами щодо відновлення тромбоцитів, виникненням рецидивів чи кількості днів із гарячкою. Не було відновлення росту мієлобластів у групи, що отримувала G-CSF, що свідчить про те, що його безпечно використовувати в цій групі протягом часу проведення хіміотерапії. Ясно, що немає жодних протипоказів щодо використання G-CSF при гострій лімфобластній лейкемії, і йому випадає головна роль у лікуванні таких пацієнтів [21].

G-CSF використовується при аутотрансплантації кісткового мозку, що проводиться для лікування різних немієлоїдних злоякісних новоутворень. Застосування G-CSF спричиняє значне скорочення періоду нейтропенії, і пряму вигоду для пацієнтів, пов’язану з меншим використанням антибіотиків, зменшенням кількості днів із лихоманкою, періоду парентерального годування та періоду перебування у лікарні.

Важливе місце зараз займає G-CSF при зборі стовбурових клітин периферійної крові (СКПК) для їх трансплантації. Ще декілька років тому було показано, що трансплантація СКПК сприяє швидшому відновленню гемопоезу в порівнянні з трансплантацією кісткового мозку. Здатність G-CSF збільшувати вихід стовбурових клітин у кров розширила можливості інтенсифікації терапії з наступним відновленням гемопоезу за допомогою СКПК. Порівняльні досліди показали, що G-CSF сприяє значно активнішому виходу стовбурових клітин у кров, ніж GM-CSF [цит. по 2].

Для збору СКПК з метою їх наступної трансплантації звичайно використовується доза 10 мкг/кг в день, оскільки при цій дозі досягається найбільший вихід стовбурових клітин у кров. Вводять препарат підшкірно [цит. по 2].

2.2. Гранулоцитарно-макрофагальний колонієстимулюючий фактор. Досліди іn vitro показали, що GM-CSF діє як на дозрілі, так і на недозрілі клітини гранулоцитарно-макрофагального ряду, спричинюючи проліферацію клітин-попередників і диференціацію більш зрілих клітин. GM-CSF може активувати багато функцій фагоцитуючих клітин, включаючи хемотаксис, адгезію, фагоцитоз, втрату грануляції, продукцію супероксидних аніонів, антитілозалежну клітинну цитотоксичність та антипаразитарну активність. У досліді на мишах, GM-CSF, що вводився у черевну порожнину, спричиняв ефект підвищення гранулопоезу з акумуляцією дозрілих нейтрофілів і моноцитів, що спостерігалась у печінці та селезінці. GM-CSF людини, який вводили людиноподібним мавпам, спричиняв помітний лейкоцитоз, що зберігався до 28 днів, який давав (без шкідливих ефектів) збільшення кількості нейтрофілів, еозинофілів, моноцитів і лімфоцитів. Розвивався також незначний ретикулоцитоз. GM-CSF спричиняє однаковий ефект коли його вводять мавпам внутрішньовенозно та підшкірно, проте підшкірний шлях ефективніше викликає лейкоцитоз [13].

GM-CSF є ефективним при введенні нормальним тваринам, а також тваринам, до яких застосовується мієлотоксичне лікування. У мишей, яким давали рекомбінантний GM-CSF шсля мелфалану, спостерігалося вкорочення періоду нейтропенії та зниження загибелі мишей від нейтропенії. Спустошення пулу клітин-попередників гранулоцитів-макрофагів у кістковому мозку і селезінці настає раніше у групи, яка отримує GM-CSF, проте це ще повністю не доведено [14].

Здатність GM-CSF посилювати пpоліферіцію і диференціацію гранулоцитів та макрофагів дає змогу використовувати його в терапії мієлоїдних лейкемій і мієлодиспластних синдромів. Його вплив на функцію нейтрофілів підвищує можливість його використання для збільшення числа нейтрофілів та стимуляції їх функцій у хворих з нейтропенією, а також, можливо, моноцито-мaкрофагальні бактерицидні та протипухлинні властивості. Інші можливі шляхи його використання, що випливають із доклінічних досліджень, базуються на ролі GM-CSF у додатковій терапії інфекційних захворювань, а також його використання у комбінації з іншими цитокінінами для досягнення клінічних відповідей у певних ситуаціях. Наприклад, при апластичних анеміях, пересадках кісткового мозку і для лікування пацієнтів із синдромом набутого імунодифіциту (СНІД) [10].

Ранні дослідження властивостей GM-CSF були утруднені тим, що цей ростовий фактор має видову специфічність. GM-CSF призначався хворим із неоперабельними або метастазними саркомами, у яких був здоровий кістковий мозок. У цих пацієнтів GM-CSF підвищував целюлярність кісткового мозку, спричиняв преферійну нейтрофілію та еозинофілію. Також спостерігалось підвищення кількості клітин-попередників у крові [6].

GM-CSF рідко виявляється в периферійній крові. Проте його було виявлено у хворих із гострими грибковими інфекціями. Схоже на те, що GM-CSF не відповідає за постійний гомеостаз, але може відігравати значну роль у стресових ситуаціях та при запаленнях.

Перша стадія досліджень довела, що результатом введення GM-CSF різними способами є лейкоцитоз, коли переважають нейтрофіли та еозинофіли, а рівень моноцитів підвищений незначно. Підшкірне введення є ефективнішим, ніж внутрішньовенне. На ретикулоцити він не має жодного впливу. Вплив на тромбоцити незначний та мінливий. Мінімум тромбоцитів спостерігається в перші 5 днів лікування у більшості пацієнтів, а максимум досягається в наступні 5 днів [цит. по 10].

Спостерігалася активація моноцитів за допомогою GM-CSF з виявленням ними антипухлинних властивостей in vitro. In vivo було виявлено лише одну часткову відповідь проти солідної пухлини. Це була ліпосаркома, яку до того довго лікували. Пацієнт мав 50% зменшення об’єму пухлини після п’яти циклів GM-CSF. Більше протипухлинних ефектів відмічено не було, хоча вичерпних досліджень у цьому напрямку не проводилось [цит. по 10].

“Ефект першої дози” проявляється при внутрішньовенному введенні GM-CSF. Не пізніше як через 20 хвилин після першої дози у багатьох пацієнтів з’являється рум’янець, біль у спині, посилюється потовиділення, починається тошнота, блювання, невимушені спазми ніг, задишка, розвивається гіпотонія, тахикардія та гіпоксія. Ці реакції з найбільшою частотою зустрічаються у пацієнтів із раком легень та у пацієнтів, яким препарат увели шляхо швидкої внутрішньовенної інфузії. Ці реакції не спостерігалися при продовженні курсу GM-CSF, а виникали лише на початку. Іншими порушеннями, що виникали при високих дозах препарату в першій частині досліджень були тромбози, плевральні та перикардіальні крововиливи, запалення та набряки. При нижчих дозах було відмічено висипи на шкірі, загальна слабкість, в’ялість, втрата апетиту, потіння, біль у м’язах, суглобах, гарячка [цит. по 10].

Порівнюючи результати досліджень, можна дійти висновку, що різні рекомбінантні форми GM-CSF характеризуються різною активністю. Поки що до кінця точно не визначено терапевтичного ефекту препарату. Для цього необхідно провести велике рандомізоване, плацебо контрольоване дослідження, з використанням від чотирьох до шести циклів хіміотерапії.

Перші досліди на людях було проведено в тих ситуаціях, при яких хвороба спричиняла порушення функцій кісткового мозку, наприклад СНІД, мієлодиспластичні синдроми чи після трансплантації кісткового мозку. Завдяки природі цих станів важко бути впевненим, які наслідки виникали завдяки використанню GM-CSF, а які спричиняла сама хвороба. Тим не менше, виявилось, що GM-CSF відіграє певну роль у покращенні нейтрофільних показників при цих станах.

Усі клінічні дослідження, що проводилися з використанням GM-CSF, продемонстрували, що його застосування вкорочує період лейкопенії. Дослідження показали ряд переваг його застосування: скорочувалось застосування антибіотиків, тривалість гарячки, раніше можна було проводити наступний курс хіміотерапії. Наступні дослідження показали зменшення виникнення інфекцій та кількості профілатично перелитих тромбоцитів. Усі ці дослідження становили лише один курс терапії, тому важко екстраполювати результати цілого курсу лікування. Деякі дослідники відмітили збільшення швидкості відновлення тромбоцитів, але це не можна сказати про кожен окремо взятий випадок, і, можливо, немає взагалі жодного впливу на раннє віднoвлення тромбоцитів після застосування GM-CSF.

Нещодавно опубліковано результати подвійного сліпого рандомізованого, плацебо контрольованого дослідження дії GM-CSF у 15 пацієнтів, хворих на рак яєчника, які отримували курси хіміотерапії з карбоплатином та циклофосфамідом. Це було перше дослідження, що оцінило наслідки застосування GM-CSF протягом усього курсу хіміотерапії. Було відзначено, що GM-CSF при всіх дозах збільшує загальну кількість лейкоцитів на 7, 10 та 15 день, у порівнянні з контрольною групою. Кількість нейтрофілів підвищувалась на 7 та 10 день. При найвищій дозі GM-CSF (6 (g kg-1 day-1) високий рівень усіх типів лейкоцитів утримувався до 22-го дня. У всіх пацієнтів відмічались позитивні реакції на введення препарату [цит. по 10]. Не можна з упевненістю стверджувати про роль препарату в подаланні інфекції, оскільки було задукоментовано лише один випадок з усієї дослідної групи, до якої входило надто мало пацієнтів, щоб продемонструвати безпечність та переваги призначення GM-CSF при кількох циклах хіміотерапії. Можна спекулювати тим, що отримані вигоди важко продемонструвати, оскільки автор використовував традиційні дози хіміотерапії, що добре переносяться. Вигоди від клінічного застосування GM-CSF не буде остаточно визначено до того часу, поки не буде опубліковано великого рандомізованого дослідження.

У ситуаціях, коли нейтропенія набуває гострої чи хронічної форми, або є вродженою (синдром Костмана), застосування GM-CSF дало змогу збільшити кількість білих клітин крові в більшості пацієнтів. У багатьох хворих переважно підвищується рівень еозинофілів, а не нейтрофілів. Лікування із застосуванням GM-CSF у цих пацієнтів переросло у клінічну вигоду, що пов’язується з подоланням раніше існуючих інфекцій та запобіганням виникнення нових під час хіміотерапії. При синдромі Фелті відмічено роль GM-CSF у індукуванні еозинофілії при незначному збільшенні кількості нейтрофілів, проте не було відмічено ролі препарату в зниженні ризику інфекції у цих пацієнтів [22]. GM-CSF також відіграє роль у лікуванні нейтропенії, спричиненої ліками.

У багатьох дослідженнях вказується роль GM-CSF у підвищенні утворення гранулоцитів при мієлодисплазіях. Є також докази проти того, що GM-CSF спричиняє клональну пpоліферацію бластних клітин при цих порушеннях. Хоча було відмічено збільшення кількості бластних клітин, особливо у пацієнтів з резистентною анемією з надлишком бластних клітин. У деяких пацієнтів спостерігались інші покращення у вигляді можливості повної відмови від переливання крові. Не було стабільного підвищення рівня тромбоцитів у крові. Коли препарат відміняють, показники крові повертаються до початкового рівня [цит. по 10]. Тому застосування GM-CSF найкориснішим є у тих випадках, коли метою є вберегти пацієнта від інфекції.