Mechanismy statinem indukované myopatie

Příchod inhibitorů HMG-CoA reduktázy neboli statinů v 80. letech 20. století jako vysoce účinných látek snižujících hladinu lipoprotein-cholesterolu o nízké hustotě (LDL-C) znamenal revoluci v léčbě hypercholesterolemie, dlouho známého rizikového faktoru předčasné ischemické choroby srdeční. Nedávná prospektivní metaanalýza údajů od více než 90 000 účastníků 14 randomizovaných klinických studií skutečně odhalila, že statiny podporované snížení LDL-C o 1 mmol/l (40 mg/dl), které je trvalé po dobu 5 let, může vést k poměrnému snížení závažných cévních příhod přibližně o 23 %.1 Větší snížení LDL-C, kterého lze dosáhnout intenzivní statinovou léčbou, jak ukázaly nedávné studie Pravastatin nebo Atorvastatin Evaluation and Infection Therapy-Thrombolysis in Myocardial Infarction 22 (PROVE IT-TIMI 22), Treating to New Targets (TNT) a Reversal of Atherosclerosis with Aggressive Lipid Lowering (REVERSAL) zahrnující použití atorvastatinu (80 mg/d), přináší větší snížení rizika cévních onemocnění.2-4 Důležité je, že snížení rizika je úměrné absolutnímu snížení LDL-C1 a navíc může být klinický přínos intenzivní léčby statiny patrný již 30 dní po jejím zahájení u pacientů s akutním koronárním syndromem, přičemž dochází k významnému snížení kardiovaskulární morbi-mortality.5

Statiny vykazují nejen pozoruhodně vysoký poměr přínosu a rizika, ale stejně tak se vyznačují bezpečnostním profilem s výbornou snášenlivostí.6,7 Nicméně statiny mohou mít toxické účinky na kosterní svalstvo, které se obecně označují jako myopatie a jejichž celkový výskyt je obvykle <0,1 % pacientů užívajících monoterapii statiny.6 Ačkoli se myopatie může týkat jakéhokoli svalového onemocnění, nedávné klinické doporučení o používání a bezpečnosti statinů rozlišilo myalgii jako svalovou bolest nebo slabost při absenci zvýšení kreatinkinázy (CK) a myozitidu jako nežádoucí svalové příznaky spojené se zvýšenou hladinou CK.7 Rabdomyolýza je závažná forma myozitidy zahrnující myoglobulinurii, která může vyvolat akutní selhání ledvin. I když je rabdomyolýza spojená s léčbou statiny velmi vzácná (méně než jeden smrtelný případ na 5 milionů pacientů), přesto jsou svalové bolesti a slabost častější a mohou postihnout 7 % pacientů užívajících statiny v monoterapii, přičemž myalgie se podílí až 25 % na všech nežádoucích příhodách spojených s užíváním statinů.8 Účinky těchto subklinických svalových nežádoucích účinků by však neměly být podceňovány, protože snižují compliance pacienta s možným přerušením léčby, omezují fyzickou aktivitu, snižují kvalitu života a především mohou v konečném důsledku připravit pacienta s dyslipidemií a vysokým KV rizikem o klinický přínos léčby statiny. Tyto svalové příznaky se stávají zvláště aktuálními v souvislosti s nedávnými klinickými studiemi, které potvrdily optimalizované snížení KV morbidity při léčbě vysokými dávkami statinů, a zejména proto, že zvyšování dávek statinů je úzce spojeno se zvýšeným rizikem svalových nežádoucích účinků.6,8 Navzdory celosvětově rozšířenému užívání statinové terapie zůstávají mechanismy, které jsou základem statiny indukované myopatie, kontroverzní a málo známé.9 Právě v tomto scénáři nám Urso a jeho kolegové v tomto čísle časopisu Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology zaměřením na schopnost statinů modifikovat svalovou odpověď na zátěž při cvičení a použitím nejmodernější technologie microarray na svalové bioptické tkáni zdravých dobrovolníků poskytují nový koncept, že zvýšená degradace proteinů prostřednictvím ubikvitinové proteasomové dráhy může představovat klíčový mechanismus, který je základem statinové myalgie.10

Experimentální protokol si zaslouží zvláštní pozornost. Genové profily v kosterním svalu (vastus lateralis) mladých normolipidemických dobrovolníků mužského pohlaví (n=8) randomizovaných k léčbě placebem nebo vysokými dávkami atorvastatinu (80 mg/d) po dobu 4 týdnů byly porovnány na mikročipu představujícím 14 500 dobře charakterizovaných genů. Na tento protokol byl na začátku a po léčbě nebo placebu navázán program excentrického cvičení nohou; bilaterální svalové biopsie byly získány 8 hodin po cvičení na začátku a po 4 týdnech, přičemž jedna noha byla cvičena, druhá necvičená noha sloužila jako kontrola. Tímto způsobem byly u každého subjektu získány celkem 4 biopsie, a to jak biopsie bez cvičení, tak biopsie po cvičení na začátku a po léčbě nebo placebu; každý pacient působil jako vlastní kontrola, čímž se omezila interindividuální variabilita. Všechny subjekty byly bez svalových příznaků a vykazovaly normální hladinu CK po celou dobu trvání protokolu.

Na základě konkrétního srovnání genových profilů u necvičených nohou na začátku a po 4 týdnech se významně změnila exprese pouze 2 genů, což podporuje hypotézu autorů, že v čase a mezi nohami dochází k nízké fyziologické variabilitě genové exprese. Při porovnání cvičených a necvičených nohou byla mezi nohama rozdílně exprimována řada genů (80), které se podílely především na buněčném cyklu a růstu, přenosu signálu, transkripci a metabolismu proteinů. Léčba statinem bez cvičení byla spojena pouze s 5 diferenciálně exprimovanými geny, z nichž 2 byly kalmodulin a tumor supresorový protein s aktivitou ubikvitin konjugujícího enzymu; naproti tomu excentrické cvičení poškozující svaly plus statin zvýšilo tento expresní profil 11krát. Při seskupení do funkčních kategorií byly nejvýraznější účinky statinu na expresi genů pozorovány u transkripce a degradace proteinů cestou ubikvitinového proteazomu (UP) (nárůst o 14 % až 23 %, resp. o 8 % až 18 %). Expresní vzorce 4 genů v této poslední dráze (FBX32, FBX03, RNF128 a UBE2M) byly poté zkoumány pomocí QRT-PCR testu tkáňových hladin mRNA, přičemž bylo potvrzeno zvýšení FBX03 (E3 ligáza), RNF128 a UBE2ML (konjugační enzym E2). Významné je, že zvýšení mRNA pro složky dráhy UP v lidském kosterním svalu po excentrickém cvičení v nepřítomnosti léčby statiny bylo zaznamenáno již dříve.11,12 Jak tedy léčba statiny ovlivňuje změny v obratu proteinů v kosterním svalu stimulovaném excentrickým cvičením s poškozením myofibrily ?

V savčích buňkách je ubikvitin-proteazomově závislá proteolytická dráha katalyzátorem selektivního rozkladu abnormálních a krátkodobých proteinů (např. onkoproteinů, nádorových supresorů, transkripčních faktorů, regulátorů buněčného cyklu).13 V kosterním svalu je tato dráha zodpovědná také za rozklad dlouhodobých myofibrilárních proteinů, včetně aktinu a myozinu.14 V této dráze existují 2 hlavní kroky. Nejprve jsou substráty polyubikvitinovány v procesu, který je přísně kontrolován ubikvitinovými enzymy.13 Polyubikvitinace vyžaduje postupné zapojení ubikvitin-aktivujícího enzymu (E1), ubikvitin-konjugujícího enzymu (E2) a nakonec ubikvitin-protein ligázy (E3), které rozpoznávají substráty ubikvitinového systému a konjugují s nimi ubikvitin. Tyto ubikvitinové ligázy tvoří mimořádně velkou rodinu proteinů, která u savčích druhů čítá >500 různých E3 ligáz. V druhém kroku jsou polyubikvitinované substráty selektivně rozpoznány a degradovány proteazomem 26S.14

Na základě regulace hladin intracelulárních proteinů zprostředkovává ubikvitin-dependentní proteolýza (degradace) velké množství buněčných a metacelulárních (organismálních) funkcí, včetně buněčného růstu, dělení, diferenciace, přenosu signálu, stresové odpovědi, programované buněčné smrti, embryogeneze, imunity a činnosti nervového systému. V současné době je totiž zřejmé, že degradace proteinů svým významem soupeří s klasickou regulací hmotnosti proteinů pomocí transkripce a translace a často ji i předčí.14

Na rozdíl od dráhy UP zvyšuje upregulace genů katabolismu proteinů, které se obvykle zaměřují na složité svalové struktury, štěpení velkých strukturních proteinů, jejichž degradaci může systém UP dokončit. Pro vysvětlení změn v proteinovém degradačním aparátu potencovaných svalovou zátěží superponovanou na pozadí léčby statiny navrhují autoři hypotézu, že vložení statinu do buněčné membrány myocytu může vyvolat určitý stupeň nestability, když je vystaven excentrické zátěži při cvičení, což spustí aktivaci intracelulárních proteolytických kaskád.15 Taková hypotéza je v souladu s pozorovaným zvýšením řady genů zapojených do proteinového katabolismu, kromě genů systému UP. Do jaké míry může taková nestabilita buněčné membrány souviset (1) s indexem lipofility statinu, (2) s dávkou statinu, (3) s plazmatickým poločasem statinu a farmakokinetickými vlastnostmi a (4) s kumulativní expozicí svalové tkáně jednotlivým statinům a jejich metabolitům, zůstává zatím neurčeno.

Kromě změn v expresních profilech genů, které se podílejí na obratu proteinů, bylo léčbou statiny na pozadí svalového poškození stejně vyvoláno výrazné snížení exprese apoptotických (4násobně) a zánětlivých genů se zvýšením transkripčních genů. Tato zjištění zvyšují možnost, že statin plus cvičení tlumí programovanou smrt svalových buněk oproti samotnému cvičení, čímž potencuje procesy buněčné reparace při současném potlačení genů zánětlivé odpovědi, což je potenciálně synergický ochranný účinek.

Elegantní studie Urso et al10 neumožňují vyhodnotit možnost, že k účinkům statinů na metabolismus kosterního svalstva mohou přispívat i jiné mechanismy než dráha UP. Malý počet subjektů a vysoká přísnost uplatňovaná na změny v genové expresi totiž mohly oslabit potenciál odhalit modulaci klíčových biologických drah. Tak je tomu v případě genů kódujících mitochondriální proteiny, protože 4 geny byly downregulovány v rozmezí 1,1- až 1,4násobku, přičemž nesplnily kritérium přísnosti pro 1,5násobnou změnu s P<0,005. Stejně tak byly pozorovány menší účinky statinu plus cvičení u genů metabolismu cholesterolu (např. 1,25násobné snížení regulace genu pro LDL receptor). Tato zjištění nejsou v rozporu s údaji v literatuře o vlivu léčby vysokými dávkami statinů na metabolismus cholesterolu a ubichinonu v lidském kosterním svalu a na funkci mitochondrií. Údaje Paivy a spol.16 tak naznačují, že statiny mění metabolismus sterolů v kosterním svalu, což bylo zjištěno jako výrazné snížení (až o 66 %) poměru lathosterol:cholesterol, což je marker cholesterologeneze, ale příležitostně bylo zjištěno i snížení hladiny ubichinonu ve svalu. Hromadění lipidových kapének ve svalových biopsiích pacientů se svalovými příznaky navíc svědčí o zvýšení obsahu sterolů i lipidů při léčbě statiny17. Interpretace testů mitochondriální funkce navíc naznačuje, že dochází ke snížení počtu nebo objemu mitochondrií, případně obojího, což samo o sobě může vysvětlovat statiny indukovanou myalgii bez zvýšení CK16; taková patologie může předcházet závažnější svalové symptomatologii.

Při zdůraznění modulace genů dráhy UP jako klíčových cílů zátěže při cvičení a svalového poškození spojeného s léčbou statiny slouží studie Urso et al10 k opětovnému zdůraznění našeho částečného pochopení mechanismů, které jsou základem potenciální myotoxicity statinů, zejména při vysokých dávkách18,19 (obrázek). Vzhledem k tomu, že ubikvitinové ligasy, jako je FBX03, vykazují vysokou substrátovou specifitu pro společnou degradaci proteinů cestou UP, je skutečně obzvláště zajímavé určit její proteinový cíl (cíle); tímto způsobem lze identifikovat interaktivní rozhraní mezi poškozením svalů vyvolaným cvičením a léčbou statiny.

Nakonec je třeba zdůraznit, že v této důležité terapeutické oblasti jsou naléhavě nutné nové výzkumné iniciativy; tyto snahy by se měly zaměřit na vliv statinů na funkci a biogenezi mitochondrií, na stabilitu membrán, na metabolismus lipidů a sterolů, na obrat proteinů, na buněčný obrat a na signální kaskády ve svalové tkáni.

Poznámky

.