Основные принципы лечения наследственных болезней. Генотерапия

Плазмаферез, гемосорбция 
 
К методам патогенетической терапии этого уровня относиться и выведение из организма веществ, накапливающихся в избыточном количестве в результате нарушения метаболизма. Усиленное выведение осуществляется разными путями (лекарственным, экстракорпоральным) и ведет к снижению концентрации токсического субстрата. Полного освобождения от патологических продуктов обмена добиться трудно. Так, при гепатолентикулярной дегенерации применяются препараты, способствующие выведению меди из организма (например, D-пеницилламин). Выведение избытка мочевой кислоты при подагре достигается этамидом, антураном, уроданом. Освобождения от накопленного циркулирующего в крови субстрата можно добиться с помощью экстракорпоральных методов (плазмаферез, гемосорбция). С помощью плазмафереза удаляется большой объем плазмы, содержащий токсическое вещество. Плазмаферез может применяться для освобождения крови от излишка липидов, жирных кислот, фболезни Рефсума. Гемосорбция помогает селективно удалять вещества или классы веществ путем их связывания с родственными лигандами. Этот метод применяется для лечения семейной гиперхолестеринемии.

 
Метаболическая  ингибиция 
 
В ряде случаев применяется метаболическая ингибиция - торможение синтеза накапливаемого при наследственной болезни метаболита или его предшественника. В качестве ингибиторов применяются разные физиологически активные соединения. Например, при подагре используется аллопуринол, который ингибирует ксантиноксидазу, благодаря чему уменьшается концентрация мочевой кислоты в крови.

Коррекция обмена на уровне продукта гена применяется уже давно, поскольку в случае многих заболеваний в их происхождении установлена патогенетически ключевая роль отсутствия некоторых веществ (например, инсулин, гормон роста, антигемофильный глобулин). Патогенез таких нарушений обусловлен аномальным ферментом, не обеспечивающим выработку продукта, или других биологически активным соединением. В этих случаях с целью коррекции обмена производят возмещение необходимого продукта (фермента, белка). Примером такого лечения служит введение тироксина при гипотиреоидизме, гормона роста при гипофизарной карликовости. Такая коррекция возможна не только для нарушений обмена, но и других наследственных болезней. Так, введение антигемофильного глобулина предупреждает кровоточивость при гемофилии. Для лечения по принципу возмещения продукта надо знать тонкие механизмы патогенеза. Важность этого утверждения можно продемонстрировать на примере лечения сцепленной с Х-хромосомой гипофосфатемии. При этом заболевании первичный почечных дефект всасывания фосфата ведет к нарушению минерализации костей (рахит) и гипокальциемии. Прием внутрь фосфора и 1,25-дигидроксихолекальциферола улучшает минерализацию костей и увеличивает содержание кальция в крови, но не изменяет первичного дефекта, и потери фосфора продолжаются. В связи с этим имеется большая опасность возникновения гиперкальциемии, поэтому в процессе лечения необходимо контролировать содержание кальция в крови. В целом можно ожидать дальнейших положительных сдвигов в патогенетическом лечении путем возмещения дефицита продуктов генов (белков, гормонов). Предпосылками этого являются успехи физико-химической биологии, генной инженерии и биотехнологии: уже получают специфические белки и гормоны человека, необходимые для восполнения нарушенного звена обмена при лечении ряда наследственных болезней.

Коррекция обмена на уровне ферментов

Многоступенчатое  превращение субстрата в процессе обмена осуществляется с помощью  соответствующего фермента. Большая  группа наследственных болезней обусловлена  мутациями в генах, детерминирующих  синтез ферментов (энзимопатии). Вмешательство  в развитие болезни (коррекция) на уровне фермента является примером патогенетического  лечения первичных этапов, т.е. приближающегося  к этиологическому лечению. Этот вид лечения применяется для  коррекции наследственных болезней обмена веществ, при которых известен функционально аномальный фермент. Для такого лечения можно вводить  кофактор или индуцировать (угнетать) синтез фермента с помощью лекарств, или возмещать недостаток фермента.

Введение  кофактора используется при многих наследственных болезнях. Как известно, некоторые врождённые аномалии обмена связаны с нарушением синтеза или транспортировки специфических кофакторов, что изменяет нормальную каталитическую активность фермента. В этих случаях добавление соответствующего кофактора повышает активность фермента и в значительной мере исправляет метаболический дефект. Показано, что при витаминза-висимых состояниях повышение остаточной активности мутантных фермент -ных комплексов обеспечивает не только биохимическое, но и клиническое улучшение состояния.

Модификация ферментативной активности

Модификация ферментативной активности — уже  сложившийся подход для лечения  наследственных болезней обмена. Стратегия  такого лечения отражена в табл. 9.3, в которой приведены отдельные  примеры.

Индукцию  синтеза фермента можно использовать для повышения остаточной ферментативной активности путём введения лекарств. Например, фенобарбитал и родственные ему препараты стимулируют функцию эндоплазмати-ческого ретикулума и синтез специфических для него ферментов. В связи с этим фенобарбитал применяют для лечения синдромов Жильбера и Кригле-ра—Найяра. При этом снижается уровень билирубина в плазме крови. Такой подход имеет определённое значение при тех болезнях, которые обусловлены недостаточной продукцией ферментов, вырабатываемых в эндоплазматичес-ком ретикулуме.

Индукция  синтеза ферментов с помощью  даназола (дериват этинилтесто-стерона) применена для лечения недостаточности а,-антитрипсина и ангио-невротического отёка. При недостаточности а,-антитрипсина применение даназола в течение 30 дней существенно повышает уровень этого белка в сыворотке. Таким образом, данный метод можно использовать для предупреждения лёгочных осложнений.

Ангионевротический отёк характеризуется 50\% снижением количества функционально активного сывороточного ингибитора эстеразы С. Применение андрогенов повышает в 3—5 раз уровень ингибитора эстеразы. Профилактический приём даназола внутрь снижает или предупреждает острые приступы ангионевротического отёка с минимальной вирилизацией и токсичностью для печени.

Подавление  синтеза фермента используют для  лечения острых порфирии, биохимическая основа которых заключается в повышенной выработке амино-левулинатсинтетазы. Гематин подавляет синтез этого фермента и быстро снимает острые приступы порфирии.

Возмещение  фермента

Успехи  современной энзимологии позволяют  выделить этот раздел в патогенетическом лечении наследственных болезней в самостоятельный. Речь в этом случае идёт о вмешательстве на уровне первичного белкового продукта гена, поскольку замена гена ещё невозможна. Современные методы позволяют получить такое количество активного фермента для экспериментальных и клинических целей, которое необходимо для его восполнения при определённых наследственных болезнях. Выше уже разбирались случаи возмещающей терапии — гормоны при эндокринопатиях, антигемофильный глобулин при гемофилии, у-глобулин при агаммаглобулинемии. По такому же принципу точного соответствия недостающего продукта строится стратегия ферментоте-рапии.

Главный вопрос современных разработок в  области ферментотерапии — это методы доставки фермента в клетки-мишени и субклеточные образования, вовлеченные в патологию обмена.

Рабочая гипотеза для экзогенного введения фермента основывалась на том, что лизосомы часто являются местом патологического  процесса и в то же время они  играют основную роль в клеточном  метаболизме. Возможность доставки ферментов в лизосомы, сохранение их активности в клетке и взаимодействие с субстратом были проверены в  опытах с культурами фибробластов, полученных от лиц с различными лизосомными болезнями накопления. Ферменты, введённые в культуральную среду, улучшали обмен соответствующего соединения. Такая коррекция была продемонстрирована при различных гли-косфинголипидозах, мукополисахаридозах, гликогенозах и гликопротеинозах. Эти опыты отчётливо показали, что возможно возмещение фермента, который проникает внутрь клетки, достигает лизосом и нормализует превращение субстрата. Однако внутримышечное, внутривенное и внутритрахеальное введение ферментов, полученных из грибов или органов крупного рогатого скота, ослабленным больным с гликогенозом, мукополисахаридозами, метахромати-ческой лейкодистрофией и болезнью Фабри не дало серьёзных положительных результатов. Следовательно, в стратегии ферментотерапии надо было определить основные направления, которые в суммарном виде представлены ниже.

Возможность получения достаточного количества стабильных, неимму-ногенных и стерильных ферментов с высокой специфической активностью.

Защита  введённой активности от биотрансформации и иммунного надзора, а также доставка фермента в ткань-мишень и субклеточные образования, вовлеченные в патологический процесс.

Модельная проверка на млекопитаюших для опенки и выбора наилучшей стратегии ферментотерапии.

Соответствующим образом запланированные и разрешенные  биохимические и клинические  испытания на больных.

В 70-х  годах была показана возможность  получения ферментов из тканей человека и разработаны системы наблюдения за судьбой ферментов в организме  млекопитающих. Первые клинические  испытания были проведены при  различных лизосомных нарушениях: ганглиозидозе вМ2 типа 2 (Р-гексозами-нидаза А из мочи), гликогенозе типа 2 (плацентарная а-галактозидаза), болезни Фабри (плацентарная а-галактозидаза), болезни Гоше (плацентарная Р-глю-козидаза). Перед клиническим испытанием было установлено, что высоко-очищенные ферменты человека гидролизуют естественный субстрат. Проверка показала, что ферменты обнаруживаются в печёночной ткани при их внутривенном или подкожном введении. При этом концентрация ферментов в крови уменьшается, а в печени повышается. Однако они не проникают в мозг в результате барьерных функций мозговых оболочек. Отсюда следует вывод о специфической доставке ферментов в клетки-мишени при каждой болезни. Доставка их в разные клеточные структуры может потребовать специфической очистки или какой-либо химической модификации фермента.

В разработке методов лечения наследственных болезней ферментами в первую очередь  надо ориентироваться на патогенетические механизмы развития болезней: в каких клетках, каким путём и в какой форме откладывается субстрат реакции, с одной стороны, и каким путём фермент в норме достигает субстрата, каковы промежуточные стадии обмена — с другой. Именно вмешательство в патофизиологический механизм, ответственный за синтез субстрата, распределение и накопление, может использоваться с терапевтическими целями: в одних случаях надо увеличить время циркуляции фермента в крови, в других — способствовать доставке фермента в строго определённые клетки.

Из анализа  первичной клеточной патологии  при различных лизосомных болезнях накопления видно, что даже близкие по сути заболевания отличаются друг от друга.

Первичный дефект локализуется в нейронах (сфинголипидозы, гликопро-теинозы), в клетках ретикулоэндотелиальной системы (болезнь Нимана—Пика, болезнь Гоше), эндотелии, шванновских клетках, поперечнополосатой мускулатуре.

Экспериментальные разработки в области ферментотерапии наследственных болезней позволили объективно оценивать захват молекул фермента рецепторами, гепатоцитами, клетками ретикулоэндотелиальной системы, фиб-робластами, клетками эндотелия сосудов и т.д. Это увеличило возможности направленных разработок лечения наследственных болезней и в первую очередь разработок с использованием новых методов доставки ферментов к клеткам-мишеням в синтетических «пузырьках-носителях» или микрокапсулах— липосомах, либо естественных элементах — аутологичных эритроцитах. Такие методы доставки разрабатываются для лечения не только наследственных болезней, но и других видов патологии. Направленная доставка лекарственных веществ в органы, ткани и клетки является актуальной проблемой для медицины в целом.

Современные успехи физико-химической биологии позволяют  создавать новые формы микроинкапсулированных ферментных препаратов (опосредованная доставка) или обеспечить более полный захват циркулирующего в крови фермента рецепторами клеток-мишеней (опосредованная рецепция).

Липосомы представляют собой многослойный пузырёк с чередующимися водными и липидными слоями. При формировании липосом можно варьировать заряд стенки, их величину, число слоев. К мембране липосом можно «пришить» антитела к клеткам-мишеням, что обеспечит более точную доставку липосом. Липосомы, нагруженные ферментами, при различных путях введения хорошо захватываются клетками. Их липидная оболочка разрушается эндогенной липазой, а освободившийся фермент взаимодействует с субстратом.

Наряду  с созданием искусственных носителей  липосом разрабатываются методы нагрузки эритроцитов ферментами. При этом могут использоваться гомологичные или даже аутологичные эритроциты. Нагрузка ферментами может осуществляться путём либо гипотонизации, либо диализа, либо с помощью хлорпромазининдуцированного эндоцитоза.

Перспективы лечения наследственных болезней возмещением  ферментов зависят от успехов  энзимологии, клеточной инженерии, физико-химической биологии. Новые  подходы должны обеспечить выделение  высокоочищенных ферментов из специфических  тканей человека, их введение в активной форме в клетку путём опосредованной рецепции или опосредованной доставки, предупреждение биоинактивации, исключение иммунных реакций. Для решения каждой из этих задач уже имеются подходы, поэтому можно надеяться на ещё более успешное развитие ферментотерапии наследственных болезней.

4. Хирургическое лечение

Хирургическое лечение наследственных болезней занимает существенное место  в системе медицинской помощи больным. Во-первых, многие формы наследственной патологии сопровождаются морфогенетическими отклонениями, включая пороки развития. Во-вторых, расширение возможностей хирургической  техники сделало доступными многие трудные операции. В-третьих, реанимация и интенсивная терапия новорождённых  с наследственными болезнями  сохраняют жизнь и такие пациенты нуждаются в последующей хирургической помощи.