Впервые описан механизм гиперсекреции мокроты при респираторных заболеваниях

Группа специалистов из Школы медицины при Вашингтонском университете (Сент-Луис, штата Миссури) впервые описала молекулярный механизм гиперсекреции трахеобронхиальной слизи при таких тяжелых респираторных заболеваниях, как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), астма или кистозный фиброз. На основе полученных результатов авторы работы разработали серию лекарственных препаратов, блокирующих этот процесс. Работа опубликована 26 ноября в журнале Journal of Clinical Investigation.

Как было установлено ранее, в начале сигнальной цепочки, приводящей к гиперэкспрессии гена MUC5AC, отвечающего за секрецию слизи эпителиальными клетками дыхательных путей, стоит перепроизводство иммунными клетками, в ответ на попадание в дыхательные пути аллергена или вируса, белка интерлейкин 13 (IL-13). Однако до сих пор не было понятно, каким именно образом IL-13 индуцирует гиперэкспрессию MUC5AC.

Команда под руководством профессора Майкла Хольцмана (Michael J. Holtzman) установила, что ключевую роль в этом механизме играет ген CLCA1, который активируется IL-13. Этот ген отвечает за выработку одноименной сигнальной молекулы, которая, в свою очередь, проникает через клеточные мембраны и активирует ген MAPK13. Происходит выделение одноименного фермента, непосредственно стимулирующего экспрессию MUC5AC.

Вся работа по установлению звеньев цепи была проведена на изолированных человеческих эпителиальных клетках, так как у обычно используемых лабораторных животных механизм выработки трахеобронхиальной слизи оказался иным, чем у человека. Подтверждением полученных результатов стало изучение образцов легочной ткани пациентов с тяжелой формой ХОБЛ. В них, помимо переизбытка слизи, был обнаружен повышенный уровень содержания молекул CLCA1 и фермента MAPK13.

Авторы пришли к выводу, что основной мишенью потенциального лекарственного препарата, призванного прекратить гиперсекрецию мокроты, должен стать ген MAPK13, продукт экспрессии которого регулирует ее выделение. Ингибиторы MAPK13 были разработаны авторами работы на основе BIRB-796 — уже известного блокатора гена MAPK14, которому MAPK13 на 60 процентов гомологичен. Для повышения эффективности этого вещества в отношении MAPK13 была проведена соответствующая корректировка на молекулярном уровне.

Тестирование серии новых препаратов-ингибиторов MAPK13 in vitro показало, что они почти в сто раз снижают выработку слизи клетками эпителия. Как отмечают авторы, столь высокая эффективность этих веществ также косвенно доказывает правильность определения лежащего в основе процесса секреции механизма.

Помимо ХОБЛ, астмы и кистозного фиброза – заболеваний, при которых гиперсекреция слизи, блокирующей дыхательные пути, является главным фактором риска, разработанные препараты также могут применяться и при вирусных респираторных инфекциях и аллергиях, полагает Хольцман. «Наши исследования показывают, что в этих случаях действует аналогичный механизм. Поскольку ингибиторы MAPK13 активны и в верхних, и в нижних дыхательных путях, они подходят для терапии широкого спектра респираторных заболеваний», — отметил он.

Хронические заболевания дыхательных путей, сопровождающиеся обильной мокротой, в особенности ХОБЛ, стоят на третьем месте среди причин преждевременной смерти в США и других странах мира. В настоящее время эффективных лекарственных средств, направленных на снижение секреции трахеобронхиальной слизи, в медицинской практике не существует.