Ингибиторы пролилгидроксилазы индуцируемого гипоксией фактора в лечении анемии больных с хронической болезнью почек

Таблица 1. Уровень Гб, доз ЭСС, ферритина, летальности, С-реактивного белка у пациентов в разных странах

Таблица 2. Рекомендации по коррекции анемии международных и национальных нефрологических организаций

Рис. 1. Механизм активации HIF-α путем ингибирования PHD

Рис. 2. Механизм действия ингибиторов пролилгидроксилазы индуцируемого гипоксией фактора (HIF-PHI) (адаптировано из [46])

Рис. 3. Молекулярная структура Роксадустата

Хроническая болезнь почек (ХБП) стала глобальной проблемой общественного здравоохранения, от которой страдают более 10% населения в мире [1–3]. Анемия является наиболее частым осложнением ХБП. Наличие анемии у пациентов с ХБП связано с повышенным риском госпитализации, когнитивных нарушений, снижения качества жизни и серьезных сердечно-сосудистых событий. Кроме того, тяжесть анемии является независимым предиктором смертности [3–6]. Распространенность анемии при ХБП резко возрастает по мере снижения скорости клубочковой фильтрации (СКФ). При снижении СКФ с 60–90 до уровня ниже 20 мл/мин/1,73 м² распространенность анемии увеличивается с 8 до 41% [7]. Анемия встречается примерно у половины пациентов с ХБП четвертой стадии и более чем у 90% пациентов с терминальной стадией почечной недостаточности, находящихся на диализе [8–10]. Основным механизмом развития почечной анемии является сочетание неадекватного синтеза эритропоэтина (ЭПО) и резистентности к ЭПО [11]. Другие факторы способствуют появлению как абсолютного, так и функционального дефицита железа, хронического воспаления, задержке уремических токсинов, нарушению гомеостаза железа, укороченной продолжительности жизни эритроцитов и дефициту витаминов (витамина B₁₂ или фолиевой кислоты) [11, 12]. Более того, сам гемодиализ может способствовать кровопотере и повреждению эритроцитов [13]. Многие международные организации рекомендуют поддерживать гемоглобин (Гб) на уровне 10–12 г/дл [14–16]. Однако, несмотря на использование эритропоэтин-стимулирующих средств (ЭСС) и препаратов железа, уровень контроля над анемией у пациентов с ХБП неудовлетворителен, и только у 63,1–90,7% пациентов обеспечивается достижение целевых уровней Гб, частично из-за воспалительных состояний у некоторых пациентов [17]. Кроме того, безопасность ЭСС остается серьезной проблемой в клинической практике. Несколько исследований показали, что ЭСС могут провоцировать артериальную гипертензию, тромбоз, сердечно-сосудистые события и даже смерть у пациентов с ХБП [18–22]. Одной из причин этих побочных эффектов было то, что ЭСС может привес­ти к нефизиологическому уровню ЭПО. Побочные эффекты, как считают многие исследователи, больше связаны с высокой дозой ЭСС, а не с высоким целевым уровнем Гб. Так, G. Choukroun и соавт. [23] в проспективном исследовании показали, что целевой уровень Гб ≥ 13 г/дл способствует снижению прогрессирования хронической нефропатии аллотрансплантата у реципиентов почечного трансплантата без увеличения побочных эффектов. Данные DOPPS по летальности, применяемым дозам ЭСС и уровню железа у больных разных стран представлены в табл. 1 [24]. Как видно из табл. 1, имеется четкая прямая зависимость между летальностью, дозой применяемых ЭСС и уровнем железа. В США, где применяются наиболее высокие дозы железа и ЭСС, отмечена наибольшая летальность пациентов.

Имеются данные, подтверждающие тесную связь между железом и окислительным стрессом, ростом бактерий, тяжелыми желудочно-кишечными побочными эффектами и реакциями гиперчувствительности, а также повышенным риском инфицирования и смертности у пациентов с ХБП [25, 26]. Как было показано в недавнем рандомизированном исследовании, внутривенное введение железа связано с повышенным риском серьезных нежелательных явлений, включая сердечно-сосудистые и инфекционные заболевания [27]. Однако, несмотря на это, сохраняется опасная тенденция к увеличению применяемых доз железа. Данные результаты обусловлены, в частности, и теми национальными рекомендациями, которыми руководствуются врачи разных стран (табл. 2).

Международные наднациональные рекомендации KDIGO (2012) однозначно устарели, они не учитывают новые данные, появление новых возможностей в лечении анемии. Европейские и американские рекомендации имеют тот же недостаток. Российские рекомендации хоть и были обновлены, но повторяют старые международные рекомендации.

Недавно было уточнено значение индуцируемого гипоксией фактора (HIF) как фактора транскрипции, с помощью которого ЭПО индуцируется на транскрипционном уровне при гипоксии [28]. После его успешного клонирования в 1995 г. [29] были проведены исследования для выяснения молекулярного механизма, посредством которого HIF активируется в ответ на гипоксию. В 2001 г. сообщалось о клонировании диоксигеназ или гидроксилаз, действующих на остатки пролина и аспарагина, которые играют важную роль в этом процессе [30–32]. В частности, фермент, который гидроксилирует остатки пролина субъединицы HIF-α, представляет собой диоксигеназу или гидроксилазу, субстратами которой являются субъединица HIF-α, α-кетоглутарат, 2-оксоглутарат (2-OГ) и молекулярный кислород (O₂); его кофакторами являются двухвалентное железо (Fe²⁺) и аскорбиновая кислота. Таким образом, HIF-пролилгидроксилазы (HIF-PH) обусловливают основной молекулярный механизм обнаружения снижения парциального давления кислорода или гипоксии в клетках; их можно назвать датчиками кислорода [33, 34].

Фармакологическое ингибирование HIF-PH увеличивает и DMT1 (мембранный транспортный белок 1 ионов железа)/Nramp2 (переносчик ионов металлов NRAMP 2) в эпителии кишечника, снижает выработку гепсидина в печени, тем самым улучшая метаболизм железа in vivo и потенциально приводя к эффективному лечению анемии [35–37].

HIF-1 представляет собой фактор транскрипции, состоящий из α-субъединиц (HIF-1α) и β-субъединиц (HIF-1β) [29]. Активированный HIF-1 (HIF-1α/HIF-1β) перемещается в ядрах клеток и связывается с элементом реакции на гипоксию (HRE) в регуляторной области гена-мишени, способствуя экспрессии доминантного гена. Экспрессия белка HIF-1α на очень низком уровне в культуре в условиях 20% кислорода; однако она быстро увеличивается в ответ на снижение парциального давления кислорода ниже 5% [38]. Было установлено, что HIF-1α имеет семейство молекул HIF-2α и HIF-3α [39]. Все они могут связываться с субъединицей HIF-β. Однако между ними могут быть некоторые различия: в то время как HIF-1α и HIF-2α активируют транскрипцию генов, HIF-3α подавляет активность HIF-1α и HIF-2α. Более того, их влияние на экспрессию некоторых генов также может различаться. HIF-2α может играть более важную роль, чем HIF-1α, в регуляции продукции ЭПО, поскольку он особенно необходим для продукции ЭПО в почках и печени. Непосредственная роль HIF-3α в эритропоэзе полностью не ясна. Наконец, экспрессия HIF-2α и HIF-3α ограничена несколькими тканями, в то время как HIF-1α встречается повсеместно. Удивительно, но хотя HIF-1 был выделен как фактор, ответственный за индуцированную гипоксией экспрессию ЭПО, но именно HIF-2, а не HIF-1 отвечает за индуцированную гипоксией экспрессию ЭПО в почках [40, 41].

Основной путь активации HIF-1 и HIF-2 осуществляется гидроксилазой субъединицы HIF-α. Гидроксилирование осуществляется белком домена пролилгидроксилазы (PHD) и белком – фактором, ингибирующим HIF-1 [31, 32]. Кислород является субстратом этих ферментов. Снижение концентрации кислорода приводит к уменьшению реакции гидроксилирования, и, как следствие, HIF-1α и HIF-2α разрушаются в протеасоме. Белок HIF-α связывается с HIF-1β и перемещается в ядро клетки. Этот димер является активным фактором транскрипции.

Три гена PHD были идентифицированы у млекопитающих, и считается, что каждый продукт гена выполняет определенную функцию, поскольку они различаются в отношении места (органа) экспрессии и субклеточной локализации. Эксперименты in vitro показали, что все три гена PHD гидроксилируют специфические остатки пролина HIF-α [42]. Однако в условиях in vivo PHD2 является основной пролингидроксилазой для HIF-α; было показано, что он необходим для биогенеза в экспериментах по разрушению генов [42]. PHD1 и PHD2 также негативно регулируют HIF-опосредованный ответ на гипоксию путем гидроксилирования пролиновых остатков HIF-α [43]. Были проанализированы ферментативные свойства рекомбинантных белков, и эти ферменты четко идентифицированы как диоксигеназы, которые гидроксилируют остатки пролина или аспарагина; им необходимы молекулярный кислород, 2-ОГ, Fe²⁺ и аскорбиновая кислота в качестве субстратов (рис. 1).

Гидроксилирование остатков пролина представляет собой ферментативную реакцию с использованием 2-ОГ в качестве субстрата в дополнение к субъединицам HIF-1α или HIF-2α и молекулярному кислороду. Ингибиторы, используемые в настоящее время в клинической медицине, работают в конкурентной борьбе с 2-ОГ по ингибированию этого фермента.

Открытие кислород-зависимых PHD в качестве ключевых регуляторов HIF-зависимого эритропоэза послужило теоретической основой для разработки HIF-активирующих соединений (называемых HIF-PHI). Соответственно, признание ключевой роли HIF-PHD в эритропоэзе открыло новые возможности в лечении ренальной анемии [44, 45]. Целевые органы или ткани HIF-PHI для коррекции анемии представлены на рис. 2 [46].

В процессе выяснения молекулярно-биологических свойств HIF было обнаружено, что несколько низкомолекулярных соединений вызывают внутриклеточное накопление белка HIF-α и способствуют повышению транскрипционной активности независимо от концентрации кислорода или даже в нормоксических условиях [42, 47]. Было обнаружено, что соли Co²⁺, Cu²⁺ и Ni²⁺ обладают ингибиторной активностью в отношении гидроксилазы как антагонисты Fe²⁺ [48–50]. Кроме того, хелаторы железа дефероксамин, 3,4-дигидроксибензойная кислота, 1,10-фенантролин и кверцетин ингибируют гидроксилазы [42, 47]. Эти низкомолекулярные соединения активируют HIF за счет ингибирования пролил- и аспарагинилгидроксилаз, однако не являются специфическими ингибиторами HIF-α-гидроксилазы. Эти соединения также ингибируют железозависимые пути в дополнение к ингибированию HIF-α-гидроксилазы и могут вызывать чрезмерную токсичность.

Синтез аналогов 2-ОГ был первым подходом, использованным при разработке ингибиторов РН. Большинство молекул, дошедших до клинического применения, представляют собой производные 2-OГ. В организме насчитывается более 60 2-ОГ-зависимых гидроксилаз; однако имеющиеся на рынке ингибиторы более чем в 1000 раз более специфичны для PHD1-3, чем для других ферментов [43].

Первым препаратом HIF-PHI, который завершил испытания III фазы во многих странах, в том числе и в России,  а в настоящее время одобрен к применению в Японии, Китае и странах ЕС, является роксадустат (рис. 3).

Была проведена целая программа клинических исследований III фазы, в которых приняли участие более 9600 пациентов со всего мира. Изучали эффективность и безопасность роксадустата у больных, не получающих диализ. В исследованиях ALPS, OLYMPUS и ANDES сравнивали роксадустат с плацебо у пациентов c ХБП третьей – пятой стадий [51–54]. Интегрированный анализ (n = 4270) показал, что роксадустат эффективен в достижении и поддержании уровня Гб с меньшим риском экстренной терапии. Что касается нежелательных явлений, обе группы лечения имели сопоставимые профили безопасности в отношении сердечно-сосудистых событий и смертности от всех причин [54].

Эффективность и безопасность роксадустата была оценена и с активным контролем в сравнении с дарбэпоэтином в исследовании DOLOMITES [55]. Среднее время наблюдения составило 104 недели, были включены 616 взрослых пациентов с анемией и ХБП третьей – пятой стадий (без диализа). Роксадустат не уступал дарбэпоэтину по первичной конечной точке, увеличению Гб в течение первых 24 недель лечения. Что касается вторичных конечных точек эффективности, у пациентов, получавших роксадустат, быстрее снижался уровень холестерина липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и требовалось меньшее количество введений железа. Роксадустат не уступал в контроле артериального давления, показателях качества жизни и изменении уровня Гб. Нежелательные явления, связанные с лечением, были сходными в двух группах. Не было существенных различий между группами в выявленных сердечно-сосудистых событиях. Во всех исследованиях роксадустата отмечалось раннее и устойчивое снижение уровня ЛПНП в виде плейотропного эффекта.

Ряд исследований III фазы, которые недавно закончились, были посвящены изучению эффективности и безопасности роксадустата в сравнении с ЭСС у больных, получающих диализ [56–58]. В этих работах было подтверждено, что у диализных пациентов роксадустат эффективен для коррекции анемии независимо от наличия воспаления, он повышает утилизацию железа и снижает уровень холестерина. Так, в подгруппах пациентов с высоким уровнем С-реактивного белка роксадустат приводил к большему повышению Гб (0,9 ± 1,0 г/дл), чем эпоэтин альфа (0,3 ± 1,1 г/дл). Кроме того, по сравнению с эпоэтином альфа у пациентов, получавших роксадустат, наблюдались повышение уровня общей железосвязывающей способности  и снижение уровня гепсидина. Роксадустат усиливал метаболизм липидов, вызывая большее снижение общего холестерина, чем эпоэтин альфа. В крупном многоцентровом исследовании HIMALAYAS [56] было отмечено превосходство роксадустата над эпоэтином альфа в отношении среднего изменения Гб по сравнению с исходным уровнем; в исследование были включены пациенты с ограниченным предшествующим применением эпоэтина альфа. Применение роксадустата приводит к снижению применения внутривенно вводимого  железа (исследования PYRENEES и ROCKIES [59, 60]), а в исследовании SIERRAS сообщалось и о снижении частоты переливаний крови [61].

С учетом повышенного риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) у больных с ХБП необходим тщательный анализ риска развития ССЗ при применении роксадустата. Предварительные данные трех объединенных исследований третьей фазы по применению роксадустата у додиализных пациентов (исследования ALPS, ANDES и OLYMPUS) показывают отсутствие повышенного риска смертности от всех причин и ССЗ для роксадустата по сравнению с плацебо в ITT-популяции пациентов [62].

Заключение

На сегодняшний день проблема лечения анемии у больных с ХБП остается до конца не изученной. Непонятно, каковы верхние пределы ферритина и насыщения трансферрина железом, указывающие на перегрузку железом и риск развития нежелательных явлений. Ингибиторы пролилгидроксилазы HIF являются новыми препаратами, которые прошли основательную апробацию, получили признание в ряде стран и одобрение к их использованию для лечения анемии в качестве альтернативы ЭСС у пациентов с ХБП до диализа и на диализе. Кроме того, эти препараты обладают рядом потенциальных преимуществ. Ингибиторы пролилгидроксилазы HIF можно применять в клинических ситуациях, когда анемия очевидна и резистентна или нечувствительна к ЭСС, а также при состояниях дисрегуляции железа, особенно у больных на диализе. С учетом хорошей изученности роксадустата во многих странах мира, его простого способа применения и инновационного механизма действия, роксадустат может стать новым стандартом терапии анемии при ХБП.

Потенциальные преимущества роксадустата:

• эффективно повышает или поддерживает уровень гемоглобина;
• увеличивает экспрессию эндогенного ЭПО в физиологических пределах;
• регулирует метаболизм железа (в частности, уменьшает уровень гепсидина);
• оказывает противовоспалительный эффект;
• прием per os;
• обратимо и кратковременно ингибирует HIF-PHD;
• не вызывает риска гипертонии;
• способствует снижению уровня холестерина;
• не приводит к повышению уровней ЭП;
• предупреждает появление побочных эффектов, вызванных добавками железа.