SCD является не только гемолитической анемией, но и также хроническим воспалительным нарушением, характеризующимся аномально активированными клетками сосудистого эндотелия, усиленными воспалительными реакциями и высвобождением растворимых факторов, которые способствуют аномальным адгезивным взаимодействиям между эритроцитами, эндотелиальными клетками и нейтрофилами.^{5,7,10,12,64,65} Повышение количества циркулирющих аномально активированных эндотелиальных клеток было идентифицировано у SCD пациентов во время острых VOCs, указывая на присутствие хронической васкулопатии, ухудшаемой за счет острых событий.⁶⁶ Т.о., SCD характеризуется хронической воспалительной васкулопатией, которая способствует рекрутированию лейкоцитов и захвату плотных эритроцитов с образованием гетеротипических агрегатов (тромбов) с ишемическими и reperfusion локальными повреждениями.

В этом контексте основной целью терапевтических стратегий является целенаправленное воздействие на серповидные клетки для уменьшения или предотвращения активации и повреждения сосудистого эндотелия. Конечной целью anti-adherence терапии является вмешательство в инициацию и/или амплификацию адгезивных событий.

При SCD агенты, нацеленные на SCD васкулопатию и sickle cell-endothelial адгезивные события могут быть подразделены (Figure 3) на:

Figure 3

Schematic diagram of the mechanisms of action of pathophysiology based new therapeutic options for treatment of sickle cell disease and sickle cell vasculopathy. Hp: haptoglobin; Hx: hemopexin; NAC: N-Acetyl-cysteine; Ab: antibody; ROS: reactive oxygen species; iNKT: invariant natural killer T cells; NKTT120: humanized monoclonal antibody specifically depleting iNKT; NO: nitric oxide; ET-1: endothelin-1; ET-R: endothelin-1 receptor.

i. Молекулы целенаправленно воздействующие на гемолизом индуцированную васкулопатию;

ii. Агенты модулирующие аномальный сосудистый тонус;

iii. Агенты, мешающие сосудистым адгезивным событиям с эритроцитами.

i. Molecules targeting hemolysis-induced vasculopathy

Хроническая гемолитическая анемия SCD на одну треть внутрисосудистая и на две трети внесосудистая за счет ретикуло-эндотелиальной системы. Свободный Hb присутствует в периферическом кровообращении у SCD пациентов, реагируя с nitric oxide (NO) плазмы, продуцируя реактивные виды кислорода (ROS) и генерируя MetHb. Это ключевая ступень для высвобождения свободного гема.^9,67,68

Физиологические системы связывания свободного Hb или свободного гема это haptoglobin (Hp) и hemopexin (Hx), соотв.

У SCD пациентов уровни Hp и Hx существенно редуцированы в установившемся режиме по сравнению со здоровым контролем; они снижаются ещё больше во время острых VOCs.^67,69 Окружение, способствующее сильному окислению, в присутствие свободного гема и свободного Hb, способствует воспалению и аномальной сосудистой активации с повышенной экспрессией молекул сосудистой адгезии, таких как VCAM-1, ICAM-1 или E-selectin.^67,69 Исследования на мышах, моделирующих SCD, показали, свободный гем вызывает сосудистый застой и выход лейкоцитов из сосудов, удерживая сплотившиеся эритроциты и нейтрофилы в микроциркуляции.^70-72

У SCD пациентов уровни свободного Hb и свободного гена повышаются во время острых VOCs , при этом происходит дальнейшее уменьшение уровней Hp и Hx (Figure 1).^72,73 Примечательно, что уровни Hp коррелируют с уровнями пульмональной гипертензии,⁶⁷ указывая тем самым, что блокада free-Hb с помощью Hp возможно вызывает повреждения органов, связанные с SCD. У мышей, моделирующих SCD, вливание Hp, как было установлено, предупреждает сосудистый застой. Обнадеживающие данные получены в небольшом in vivo исследовании на людях с вливанием Hp, показавшие, что Hp защищает почки от повреждений канальцев свободным Hb у пациентов, которые были подвергнуты сердечно-легочной хирургии или эндоскопической sclerotherapy.⁶⁷ В редких сообщениях использовали Hp у пациентов с гемолитическим кризисом и наследственными нарушениями эритроцитов.^67,74 Т.о., Hp может оказаться новым терапевтическим инструментом, используемым в будущем при SCD.

В сложных сценариях патогенеза SCD васкулопатии, Hx, с высоким сродством белок, связывающий гем, представляет др. интересную молекулу, которая может использоваться как новое терапевтическое средство (Figure 1). Использование Hx на мышиных моделях SCD продемонстрировало снижение гема, вызываемого оксидативными стрессами, повреждениями сосудистого эндотелия, воспалением и сосудистым застоем.⁹ Недавно установлена связь между повышением свободного гема и активацией комплемента в клеточных и животных моделях SCD.⁷⁵ Hx достоверно снижал отложения комплемента в почках у гуманизированных SCD мышей, подчеркивая важность контроля уровня свободного гема в плазме в качестве дополнительного инструмента для ограничения воспалительной васкулопатии и родственных тяжелых повреждений органов при SCD. Важность оптимальных уровней Hp и Hx также подкрепляется недавним сообщением об использовании терапевтической замены плазмы при SCD с тяжелым VOC, резистентным к замене эритроцитов.⁷⁶

Необходимы дальнейшие исследования потенциала клинического использования Hp и/или Hx для лечения тяжелых осложнений, связанных с избытком свободного гена у SCD пациентов.

i. Agents that modulate the abnormal vascular tone

Тонус сосудов является результатом баланса между факторами, расширяющими сосуды, такими как nitric oxide (NO) и сосудо-сжимающими факторами, таким как система endothelin-1 (ET-1) (Figure 1).^18,77-81 При SCD, снижение локальной биодоступности NO, как следствие присутсвия свободного Hb, вносит вклад в хроническое сжатие сосудов и умножает экспрессию молекул сосудистой адгезии.^77,82,83 Кроме того, высвобождение в периферическом кровообращении arginase серповидными эритроцитами во время хронического гемолиза, устраняет arginine из цикла образования мочевины в эндотелиальных клетках и далее вносит вклад в дефицит NO.^77,82-85 Метаболиты NO в плазме снижаются у SCD пациентов во время острых VOCs и снижают также выдыхаемый NO. T.о., терапевтические стратегии добавления или модуляции NO могут благоприятно сказываться на патогенезе острой SCD, связанной с клиническими проявлениями, такими как VOCs. первоначальные испытания показали некоторые позитивные, обнадеживающие эффекты от ингаляции NO на острые VOCs.^82,86,87 Однако, последующие во многих центрах double-blind, randomized placebo-controlled исследования SCD с VOCs с использованием ингиляций NO не обнаружили клинически достоверного эффекта.⁸² Новые доноры NO, такие как нитрат или NCX1443, нуждаются в дополнительной оценке на гуманизированных животных для преклинических исследований.^83,88 Др. возможной стратегией увеличения продукции NO при SCD является добавление L-Arginine. Оральный прием L-Arginine (i) снижает давление в легочных артериях при SCD; (ii) улучшают течение язв на ногах; и (iii) вносят вклад в контроль за болями при SCD.^84,85,89 Совместное применение L-Arginine с HU повышает уровни нитрата, подтверждая, что L-Arginine может служить вспомогательным средством для лечения SCD.^84,85,89

Endothelin-1 является мощным сосудосуживающим и бронхо-суживающим средством, его уровень в плазме и моче повышен у субъектов с SCD в установившемся состоянии и во время острых VOCs.^18,90,91 В мышиной модели SCD, блокатор ET-1 рецепторов, bosentan, предупреждает гипоксию, вызываемую повреждениями органов и влияет на воспалительную реакцию, обусловленную нейтрофилами, подтверждая. что модуляция ET-1 системы может служить дополнительным терапевтическим способом вмешательства в клинические проявления патогенеза SCD.^18,92,93 Интересно, отметить что повышение ET-1 и высокие уровни ET-1, как было установлено, позитивно коррелируют с проявлениями болей у детей с SCD.⁹⁴ На гуманизированных мышиных моделях SCD, показано, что endothelin receptor-type A может участвовать в обусловленном воспалением компоненте боли посредством модуляции Nav1.8 каналов в первичных сенсорных нейронах.⁹⁵

ii. Agents interfering with red cell vascular adhesion events

При SCD, anti-adherence терапевтические стратегии могут представлять интересную, новую терапевтическую стратегию предупреждения генерации острых VOCs и снижения связанных с SCD повреждений органов (Figure 1 and and3). Этот подход может быть подразделен на три группы по механизму действия:

a. Молекулы, вмешивающиеся в физические свойства процесса адгезии эритроцитов и эндотелия;
b. Молекулы, специфически вмешивающиеся в механизмы адгезии серповидных клеток и эндотелия;
c. Молекулы, модулирующие воспалительные пути, участвующие в адгезии серповидно-клеточного эндотелия;
d. Молекулы, затрагивающие функцию тромбоцитов.

.

a) Molecules interfering with the physical properties of the red cell-endothelial adhesion process

RheothRx (Poloxamer 188), не-ионный surfactant ко-полимер, как известно, улучшает кровоток в микрососудах за счет снижения вязкости и сил трения. RheothRx, как было установлено, обнаруживает некоторые благоприятные эффекты на интенсивность болей и продолжительность госпитализации в пилотном исследовании SCD пациентов, с умеренными или тяжелыми vaso-occlusive кризисами.⁹⁶ RheothRx был протестирован в phase III клинического испытания оп лечению VOCs при SCD. Хотя P188, как было установлено, укорачивает продолжительность болевого кризиса, его эффекты при острых событиях ограничены.^97,98 Mast Therapeutics объявила в 2016 о негативных результатах новой phase III испытания Vepoloxamer (MST-188), IV агента, тестированного в отношении его эффекта снижения продолжительности кризисов по закупорке сосудов (vaso-occlusive).⁹⁹

b) Molecules interfering with sickle cell- endothelial adhesive mechanisms

Недавние исследования SCD идентифицировали разные механизмы, участвующие в sickle cell-endothelium адгезивных событиях, которые могут быть важны для терапии (Figure 1): (i) Интегриновый α4β1 рецептор fibronectin и vascular adhesion molecule-1 (VCAM-1), E-selectin и P-selectin; (ii) thrombospondin и/или коллаген и рецептор CD36, присутствующие на поверхности эндотелиальных клеток, субпопуляции, богатые тромбоцитами и ретикулоцитами, в нормальных и серповидных эритроцитах; (iii) sulfate glycolipids, которые связывают thrombospondin, мультимерный von-Willebrand фактор и laminin; (iv) Lutheran белки групп крови (BCAM/LU), чья экспрессия повышается в эритроцитах пациентов SCD; (v) ICAM-4 (Landstein-Weiner blood group glycoprotein-LW), которые связывают αVβ3 интегриновые рецепторы; и (vi) экспозиция PS, обнаружимых в субпопуляции серповидных эритроцитов, которые участвуют в межклеточной адгезии, чтобы активировать поверхность сосудистого эндотелия, и в активации системы коагуляции. Моноклональные антитела против адгезивных молекул или коротких синтетических пептидов, взаимодействующих с ICAM-4 или αVβ3 integrin, как было установлено, снижают события адгезии при SCD у мышей (Figure 1). Интересно, что антитела против адгезивных молекул блокируют индуцированный гемом сосудистый стаз, подтверждая снова связь между гемом, васкулопатией и адгезивными событиями при SCD.^68,100,101 Среди агентов, влияющих на события сосудистой адгезии эритроцитов, блокада механизмов адгезии посредством взаимодействия с Selectins, как полагают, может быть новым терапевтическим способом клинического ведения SCD. Selectins являются семейством молекул, обеспечивающих адгезию кровяных клеток с активированными сосудистыми эндотелиальными клетками, и играют ключевую роль в рекрутировании лейкоцитов, а также в адгезии серповидных эритроцитов с воспаленным активированным сосудистым эндотелием. Кроме того, было показано, что P-selectin повышен в плазме SCD пациентов.^65,102-106 Разные терапевтические стратегии были разработаны, чтобы блокировать selectins: (i) pan-Selectin antagonist (GMI-1070, rivipansel); (ii) гуманизированные anti-P-Selectin антитела (SelG1, crinalizumab); (iii) P-selectin-aptamer; и (iv) sevuparin.^{11,12,15,50,65,104,107-112} Rivipansel является glycomimetic pan-selectin антагонистом, который был протестирован в phase-I и -II исследовании SCD. Rivipansel, обнаруживающий безопасный профиль, снижает уровни E-Selectin у SCD пациентов во время острых VOCs.^107,113 В исследовании phase II rivipansel благотворно влиял на количество болевых кризисов у небольшого количества субъектов с SCD (#NCT01119833). Однако, эти данные были получены, включая некоторых SC пациентов, которые генерировали определенные трудности в интерпретации. Идущее исследование phase II сфокусирована на SCD детях.

Crinalizumab это гуманизированные P-Selectin антитела, которые были протестированы в multinational double-blind placebo-controlled испытании (SUSTAIN, #NCT0185361).^15,111 SCD субъекты (SS, SC, Sβ⁺ и Sβ⁰ генотип) получали лечение crinalizumab или 2.5 или 5 mg/Kg каждую 4-ю неделю. Crinalizumab в дозе 5 mg/Kg каждые 4 недели снижал количество болевых кризисов и увеличивал промежутки времени между VOCs при SCD независимо от предварительного лечения с помощью HU^15,111,112

Дополнительной стратегией целенаправленного воздействия на P-Selectins стало использование низкомолекулярного веса гепаринов , таких как tinzaparin, который, как было установлено, блокирует систему P-Selectin и редуцирует продолжительность и тяжесть VOCs в немногих случаях пациентов SCD.^12,50 Sevuparin производное низкомолекулярного веса гапарина, лишенный анти-коагуляционной активности, был оценен при SCD.^109,114 Sevuparin действует на многие мишени: (i) P и L-selectins; (ii) thrombospondin- Fibronectin-Von Willebrand factor; и (iii) взаимодействие sickle-leukocyte-endothelial клеток. Испытание phase II sevuparin на острые VOCs в ходу.

c) Molecules modulating inflammatory pathways involved in sickle cell endothelial adhesion

Др. набор новых терапевтических опций представлен агентами, модулирующими воспалительные пути, которые участвуют в событиях адгезии при SCD.

Исследования на разных моделях стрессов hypoxia/reoxygenation показали, что adenosine высвобождается клетками и взаимодействуют с A (1-3) receptors (AR), которые присутствуют на эндотелиальных клетках, лейкоцитах и iNKT клетках. Это способствует активации транскрипционного фактора NF-kB, который контролирует воспалительную реакцию. iNKT являются подгруппой T лимфоцитов, которые затрагивают как врожденный, так и приобретенный иммунитет, участвующие в воспалительном каскаде.^115-117 Повышение iNKT клеток в кровообращении наблюдается у SCD субъектов как в состоянии динамического равновесия, так и во время острых VOCs. Антитела против iNKT клеток (NKTT120) были разработаны на базе ключевой роли адгезии и воспаления в патогенезе тяжелых острых осложнений SCD (#NCT01783691).^15,99,115 Field et al. недавно сообщили о неспособности regadenoson снижать активацию iNKT и вмешиваться в тяжесть острых клинических проявлений у SCD пациентов (#NCT01788631).¹¹⁸

Попытки лечить воспалительные васкулопатии и модулировать воспалительную реакцию базируются на доказательствах при др. болезнях, таких как сердечно-сосудистые болезни, выглядят как пищевые манипуляции с omega-3 жирными кислотами (ω-3 PUFAs). Добавки omega-3 жирных кислот были описаны (i) как благотворно влияющие на состав мембранных липидов затронутых эритроцитов; (ii) как модулирующие жидкостные и клеточные воспалительные ответы и каскад коагуляции; и (iii) как способствующие продукции NO.^119-122 При SCD, профиль жирных кислот серповидных эритроцитов изменяется по сравнению со здоровым контролем, при этом относительно увеличивается соотношение ω-6 к ω-3 PUFAs, в соответствии с устойчивым хроническим воспалением.^123,124 У гуманизированных мышей, модулирующих SCD, добавление PUFA защищает от острых, связанных серповидными клетками повреждений легких и печени во время hypoxia/reoxygenation, вызываемых VOCs.¹⁴ Клинические исследования phase II multicenter randomized double-blind placebo-controlled с пациентами SCD установили, что добавление ω-3 жирной кислоты снижает болевые эпизоды у субъектов с SCD (SCOT, #NCT02973360).^125-128

d) Molecules affecting platelet function

Роль тромбоцитов в клинических проявлениях SCD в условиях динамического равновесия и при острых событиях охарактеризовано лишь частично.^5,11,50 Первые доказательства благоприятных эффектов ticlopidine на снижение величины болевых кризисов подчеркнули роль активации и агрегации тромбоцитов во время острых событий при SCD.¹²⁹ Однако, multicentric phase 2 исследование prasugrel, анти-тромбоцитарного агента третьего поколения, у взрослых SCD выявило снижение активаци тромбоцитов без изменения болевого симптома.¹³⁰ Недавно, ticagrelor, прямой противо-тромбоцитарный агент с некоторыми эффектами на тонус сосудов и воспалительную реакцию был оценен в исследовании доз при SCD детей (HESTIA1, #NCT02214121).^11,131 Ticagrelor хорошо переносился без существенных побочных эффектов, особенно в отсутствие геморрагий. Примечательно, что у SCD детей ticagrelor ингибировал тромбоциты также, как и у взрослых с острой коронарной болезнью.¹³¹ Клиническое испытание phase III с ticagrelor у взрослых с SCD ещё продолжается (#NCT02482298).^11,131