Mecanismele miopatiei induse de statine

Avântul inhibitorilor HMG-CoA reductazei, sau statine, în anii 1980, ca agenți extrem de eficienți pentru reducerea colesterolului lipoproteic cu densitate scăzută (LDL-C), a revoluționat tratamentul hipercolesterolemiei, un factor de risc stabilit de mult timp pentru boala coronariană prematură. Într-adevăr, o meta-analiză prospectivă recentă a datelor provenite de la peste 90 000 de participanți la 14 studii clinice randomizate a arătat că o reducere de 1 mmol/L (40 mg/dL) a LDL-C, mediată de statine și menținută timp de 5 ani, poate produce o reducere proporțională a evenimentelor vasculare majore de aproximativ 23%.1 Reducerile mai mari ale LDL-C, care pot fi obținute cu un tratament intensiv cu statine, așa cum s-a exemplificat în studiile recente Pravastatin sau Atorvastatin Evaluation and Infection Therapy-Thrombolysis in Myocardial Infarction 22 (PROVE IT-TIMI 22), Treating to New Targets (TNT) și Reversal of Atherosclerosis with Aggressive Lipid Lowering (REVERSAL), care implică utilizarea atorvastatinei (80 mg/zi), produc reduceri mai mari ale riscului de boală vasculară.2-4 Important este faptul că reducerile de risc sunt proporționale cu reducerea absolută a LDL-C1 și, în plus, beneficiul clinic poate fi evident cu tratamentul intensiv cu statine încă de la 30 de zile de la inițiere la pacienții cu sindrom coronarian acut, cu o diminuare semnificativă a morbi-mortalității cardiovasculare.5

Statinele nu numai că prezintă un raport beneficiu/risc remarcabil de ridicat, dar sunt în egală măsură caracterizate de un profil de siguranță cu o toleranță excelentă.6,7 Cu toate acestea, statinele pot exercita efecte toxice asupra mușchilor scheletici, care sunt denumite în general miopatie, și a căror incidență globală este de obicei <0,1% la pacienții care primesc monoterapie cu statine.6 Deși miopatia se poate referi la orice afecțiune musculară, recentul aviz clinic privind utilizarea și siguranța statinelor a diferențiat mialgia ca fiind durerea sau slăbiciunea musculară în absența unei creșteri a creatin-kinazei (CK) și miozita ca simptome musculare adverse asociate cu niveluri crescute de CK.7 Rabdomioliza este o formă severă de miozită care implică mioglobulinurie, care poate genera insuficiență renală acută. Deși rabdomioliza asociată cu tratamentul cu statine este foarte rară (mai puțin de un caz fatal la 5 milioane de pacienți), cu toate acestea, durerea și slăbiciunea musculară sunt mai frecvente și pot afecta 7% dintre pacienții aflați în monoterapie cu statine, mialgia contribuind cu până la 25% din toate evenimentele adverse asociate cu utilizarea de statine.8 Cu toate acestea, efectele acestor reacții adverse musculare subclinice nu trebuie subestimate, deoarece acestea reduc complianța pacientului cu posibila întrerupere a tratamentului, limitează activitatea fizică, reduc calitatea vieții și, cel mai important, pot priva în cele din urmă pacientul dislipidemic cu risc CV ridicat de beneficiul clinic al tratamentului cu statine. Astfel de simptome musculare devin deosebit de pertinente în contextul studiilor clinice recente care au validat reducerea optimizată a morbi-mortalității CV cu ajutorul tratamentului cu statine în doze mari și, în special, deoarece creșterea dozei de statine este strâns asociată cu un risc crescut de efecte secundare musculare.6,8 În ciuda utilizării pe scară largă a tratamentului cu statine la nivel mondial, mecanismul (mecanismele) care stă (stau) la baza miopatiei induse de statine rămâne (rămân) controversat(e) și slab înțeles(e).9 În acest scenariu, Urso și colegii din acest număr al revistei Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology, concentrându-se pe capacitatea statinelor de a modifica răspunsul muscular la stresul exercițiilor fizice și aplicând tehnologia de ultimă generație de microarray la țesutul de biopsie musculară provenit de la voluntari sănătoși, ne oferă conceptul nou că degradarea sporită a proteinelor prin intermediul căii ubiquitin proteazomului poate reprezenta un mecanism cheie care stă la baza mialgiilor cauzate de statine.10

Protocolul experimental merită o atenție deosebită. Profilurile genelor din mușchiul scheletic (vastus lateralis) al unor tineri voluntari de sex masculin normolipidemici (n=8) randomizați fie la tratament cu placebo, fie la tratament cu doze mari de atorvastatină (80 mg/zi) timp de 4 săptămâni au fost comparate pe un microarray reprezentând 14 500 de gene bine caracterizate. Un program de exerciții excentrice la nivelul picioarelor a fost suprapus acestui protocol la momentul inițial și după tratament sau placebo; biopsii musculare bilaterale au fost obținute la 8 ore după exerciții la momentul inițial și după 4 săptămâni, un picior fiind exersat, celălalt picior neexersat acționând ca martor. În acest fel, au fost obținute în total 4 biopsii pentru fiecare subiect, cu biopsii atât neexercitate, cât și exercitate la momentul inițial și după tratament sau placebo; fiecare pacient a acționat ca propriul său control, limitând astfel variabilitatea interindividuală. Toți subiecții au fost lipsiți de simptome musculare și au prezentat niveluri normale de CK pe tot parcursul protocolului.

Pe baza specifică a comparației profilelor genice în picioarele neexersate la momentul inițial și la 4 săptămâni, expresia a doar 2 gene a fost modificată semnificativ, sprijinind astfel ipoteza autorilor că o variabilitate fiziologică scăzută a expresiei genice a avut loc în timp și între picioare. Atunci când se compară picioarele exersate cu cele neexersate, numeroase gene (80) au fost exprimate diferențiat între picioare și au fost implicate în principal în ciclul celular și creșterea, transducția semnalului, transcripția și metabolismul proteinelor. Tratamentul cu statine fără exerciții fizice a fost asociat cu numai 5 gene exprimate diferențiat, dintre care 2 erau calmodulina și o proteină supresoare de tumori cu activitate de enzimă conjugatoare de ubiquitină; în schimb, exercițiile fizice excentrice care dăunează mușchilor plus statine au crescut acest profil de expresie de 11 ori. Atunci când au fost grupate în categorii funcționale, cele mai accentuate efecte ale statinei asupra expresiei genelor au fost observate asupra transcripției și a degradării proteinelor prin intermediul căii ubiquitin proteazomului (UP) (creșteri de 14% până la 23% și, respectiv, de 8% până la 18%). Modelele de expresie a 4 gene din această ultimă cale (FBX32, FBX03, RNF128 și UBE2M) au fost apoi explorate prin analiza QRT-PCR a nivelurilor de ARNm tisular, cu confirmarea creșterii nivelului de FBX03 (E3 ligază), RNF128 și UBE2ML (enzima de conjugare a E2). În mod semnificativ, au fost raportate anterior creșteri ale ARNm pentru componentele căii UP în mușchiul scheletic uman după exerciții excentrice în absența tratamentului cu statine.11,12 Prin urmare, cum influențează tratamentul cu statine modificările în rotația proteinelor în mușchiul scheletic stimulat de un exercițiu excentric cu leziuni miofibrilare ?

În celulele mamiferelor, calea proteolitică dependentă de ubiquitină-proteazom catalizează descompunerea selectivă a proteinelor anormale și cu durată de viață scurtă (de exemplu, oncoproteine, supresori tumorali, factori de transcripție, regulatori ai ciclului celular).13 În mușchiul scheletic, această cale este, de asemenea, responsabilă pentru descompunerea proteinelor miofibrilare cu durată de viață lungă, inclusiv actina și miozina.14 Există 2 etape majore în această cale. În primul rând, substraturile sunt polubiquitinate într-un proces care este strâns controlat de enzimele de ubiquitare.13 Polubiquitarea necesită implicarea secvențială a enzimei de activare a ubiquitinei (E1), a enzimei de conjugare a ubiquitinei (E2) și, în cele din urmă, a ubiquitin-proteinei ligazei (E3), care recunosc substraturile sistemului de ubiquitină și conjugă ubiquitina cu acestea. Aceste ubiquitin ligaze formează o familie de proteine excepțional de mare, cu >500 de E3 ligaze distincte la speciile de mamifere. Într-o a doua etapă, substraturile polubiquitinizate sunt recunoscute selectiv și degradate de proteazomul 26S.14

În virtutea reglării nivelurilor de proteine intracelulare, proteoliza (degradarea) dependentă de ubiquitină mediază o mare varietate de funcții celulare și metacelulare (organism), inclusiv creșterea celulară, diviziunea, diferențierea, transducția semnalelor, răspunsul la stres, moartea celulară programată, embriogeneza, imunitatea și activitățile sistemului nervos. Într-adevăr, este acum clar că degradarea proteinelor rivalizează și, frecvent, depășește în importanță reglarea clasică a masei proteice prin transcripție și traducere.14

În contrast cu calea UP, reglarea ascendentă a genelor catabolismului proteic, care vizează de obicei structurile musculare complexe, sporește scindarea proteinelor structurale mari a căror degradare poate fi finalizată de sistemul UP. Pentru a explica modificările mașinăriei de degradare a proteinelor potențate de stresul muscular suprapus pe un fond de tratament cu statine, autorii propun ipoteza că inserția unei statine în membrana celulară a miocitelor poate induce un anumit grad de instabilitate atunci când este supusă unui stres excentric de efort, declanșând activarea cascadelor proteolitice intracelulare.15 O astfel de ipoteză este în concordanță cu creșterea observată într-o serie de gene implicate în catabolismul proteic, în plus față de cele ale sistemului UP. În ce măsură o astfel de instabilitate a membranei celulare poate fi legată (1) de indicele de lipofilicitate al statinei, (2) de doza de statine, (3) de timpul de înjumătățire plasmatică a statinei și de caracteristicile farmacocinetice și (4) de expunerea cumulativă a țesutului muscular la statine individuale și la metaboliții acestora, rămâne nedeterminată.

În plus față de modificările profilelor de expresie ale genelor implicate în turnover-ul proteic, reducerile marcate ale expresiei genelor apoptotice (de 4 ori) și ale expresiei genelor inflamatorii cu creșterea genelor transcripționale au fost induse în mod egal de tratamentul cu statine pe un fond de leziuni musculare. Aceste constatări ridică posibilitatea ca statina plus exercițiile fizice să atenueze moartea celulară musculară programată față de exercițiile fizice singure, potențând astfel procesele de reparare celulară, suprimând concomitent genele răspunsului inflamator, un efect protector potențial sinergic.

Studiile elegante ale lui Urso et al10 nu permit evaluarea posibilității ca mecanisme în plus față de calea UP să contribuie la efectele statinelor asupra metabolismului mușchilor scheletici. Într-adevăr, este posibil ca numărul mic de subiecți și rigurozitatea ridicată aplicată modificărilor expresiei genice să fi subestimat potențialul de a detecta modularea căilor biologice cheie. Acesta este cazul genelor care codifică proteinele mitocondriale, deoarece 4 gene au fost reglementate în jos în intervalul de 1,1- până la 1,4 ori, nereușind să îndeplinească criteriul de stringență pentru o schimbare de 1,5 ori cu P<0,005. În egală măsură, au fost observate efecte minore ale statinelor plus exerciții fizice pentru genele metabolismului colesterolului (de exemplu, reglarea de 1,25 ori mai mică a genei receptorului LDL). Aceste constatări nu sunt în contradicție cu datele din literatura de specialitate privind efectul tratamentului cu statine în doze mari asupra metabolismului colesterolului și ubichinonei în mușchii scheletici umani și asupra funcției mitocondriale. Astfel, datele lui Paiva et al16 indică faptul că statinele modifică metabolismul sterolului din mușchiul scheletic, detectat ca o scădere marcantă (până la 66%) a raportului latosterol:colesterol, un marker al colesterolului, dar, de asemenea, ocazional, detectat ca o reducere a nivelurilor de ubiquinonă musculară. Mai mult, acumularea de picături lipidice în biopsiile musculare ale pacienților cu simptome musculare indică o creștere atât a conținutului de steroli, cât și a celui de lipide la tratamentul cu statine.17 Mai mult, interpretarea testelor funcției mitocondriale sugerează că are loc o scădere a numărului sau a volumului mitocondrial, sau a ambelor, ceea ce, în sine, poate explica mialgia indusă de statine fără o creștere a CK16; o astfel de patologie poate preceda o simptomatologie musculară mai severă.

În timp ce evidențiază modularea genelor din calea UP ca ținte cheie ale stresului de efort și ale leziunilor musculare asociate cu tratamentul cu statine, studiile lui Urso et al10 servesc pentru a sublinia încă o dată înțelegerea noastră parțială a mecanismelor care stau la baza miotoxicității potențiale a statinelor, în special la doze mari18,19 (Figura). Într-adevăr, având în vedere că ubiquitin ligazele precum FBX03 prezintă o specificitate ridicată a substratului pentru degradarea concertată a proteinelor prin calea UP, este deosebit de interesant să se determine ținta (țintele) proteică(e) a(le) acesteia (acestora); în acest fel, poate fi identificată interfața interactivă dintre leziunile musculare induse de efort și tratamentul cu statine.

În final, trebuie subliniat faptul că sunt necesare de urgență noi inițiative de cercetare în acest domeniu terapeutic important; astfel de eforturi ar trebui să se concentreze asupra impactului statinelor asupra funcției și biogenezei mitocondriale, asupra stabilității membranei, asupra metabolismului lipidic și sterolic, asupra turnover-ului proteic, asupra turnover-ului celular și asupra cascadelor de semnalizare în țesutul muscular.

Note de subsol

.