Weiße Blutkörperchen oder Leukozyten sind die erste und zweite Verteidigungslinie des Körpers gegen fremde Organismen und Partikel. Allerdings zielen nur wenige Medikamente auf die Produktion und Bewegung dieser Zellen für klinisch nützliche Zwecke ab. Eine neue Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Immunität erforscht die Signalmoleküllandschaft, um potenziell medikamentöse Ziele für die Leukozytenmigration in den Blutkreislauf zu identifizieren.
Studie: Die Hemmung der niedermolekularen CBP/p300-Histon-Acetyltransferase mobilisiert Leukozyten aus dem Knochenmark über die endokrine Stressreaktion. Bildnachweis: Rost9 / Shutterstock
Leukozyten, darunter Neutrophile, Monozyten und B-Lymphozyten, werden im Knochenmark aus blutbildenden Vorläuferzellen und in einigen anderen spezialisierten Organen gebildet. Sie werden im Knochenmark festgehalten, bis sie in den Kreislauf abgegeben werden.
Es gibt zwei Leukozytenkompartimente im Blut und im peripheren Gewebe, deren Größe sich je nach Körperzustand ändert. Wenn der Körper beispielsweise verletzt, gestresst oder infiziert ist, verändert sich die Anzahl der Leukozyten im betroffenen Gewebe und normalisiert sich wieder, sobald die Bedrohung eingedämmt ist.
Am Abbau und der Bewegung der Leukozyten an verschiedene Orte, an denen sie benötigt werden, sind mehrere regulatorische Schritte beteiligt. Diese entstehen im Zentralnervensystem (ZNS) als Reaktion auf periphere Signale und werden durch neuronale Schaltkreise reguliert, an denen sowohl das sympathische Nervensystem als auch die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA) beteiligt sind.
Diese Signale erhöhen die Blutbildung im Knochenmark, rekrutieren Leukozyten im Blut und in anderen Geweben, wo sie benötigt werden, und stellen sicher, dass sie nach Bewältigung der Herausforderung wieder auf normale Werte zurückkehren.
Bei einigen Krankheitszuständen geht diese homöostatische Kontrolle verloren, was zu abnormalen Zählungen führt, wie z. B. Knochenmarkversagen einerseits oder akuter Leukämie andererseits. Bisher können jedoch nur wenige Medikamente helfen, eine solche Dysregulation zu korrigieren, indem sie die Produktions-, Abbau- oder Migrationsrate von Leukozyten verändern, sei es bei Blutkrebs, chronischen Entzündungen oder akuten hyperinflammatorischen Zuständen.
Zu den verfügbaren Medikamenten gehören die Familie der Granulozyten-Kolonie-stimulierenden Faktoren (G-CSF), Antagonisten des CXC-Motiv-Chemokin-Rezeptors 4 (CXCR4) wie Plerixafor/AMD3100 oder Inhibitoren des sehr späten Integrin-Antigens 4 (VLA4). G-CSF wird beispielsweise zur Korrektur von Neutropenie bei Patienten unter Chemotherapie eingesetzt, ist jedoch bei Patienten mit akuten fieberhaften Zuständen mit niedriger Neutrophilenzahl weniger nützlich. Darüber hinaus kann G-CSF bei manchen Patienten Nebenwirkungen hervorrufen.
Der Bedarf, mehr über dieses Gebiet der Pharmakologie zu erfahren, war der Anlass für die aktuelle Studie. Es konzentriert sich auf ein kleines Molekül namens E1A-assoziiertes Protein p300 (EP300 oder p300), das offenbar während der Leukämiephase einer Erkrankung namens schwere angeborene Neutropenie (SCN) neu erworben wird.
Der Funktionsverlust dieses Gens hat zu einer verringerten Blutzellenproduktion geführt, wenn es vor der Geburt gelöscht wurde, aber im späteren Leben zu hohen oder leukämischen Leukozytenzahlen. Dieses besitzt ein orthologes, zyklisches Adenosinmonophosphat-Antwortelement-bindendes Protein (CREBBP, auch bekannt als „CBP“) mit einer Sequenzhomologie von 90 %. Eine der 8 Domänen in diesem Gen ist für die Histonacetyltransferase (HAT) verantwortlich. Aktivität und enthält eine Mutation im SCN, die eine leukämische Transformation verursacht.
In diesem Fall könnte diese Domäne medikamentös nutzbar sein, um „Leukozytose bei Bedarf“ durch Veränderung der Größe verschiedener Leukozytenkompartimente.
Was hat die Studie ergeben?
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Hemmung der CBP/p300-Domäne mit ihrer HAT-Aktivität durch den niedermolekularen Inhibitor A485 zu einer reversiblen kompetitiven Hemmung der HAT-Enzymaktivität führte, insbesondere bei CBP und p300 im Vergleich zu anderen HATs. Wie erwartet führte dies in Mausmodellen zu einem raschen Anstieg der Acetyl-CoA-Spiegel in Knochenmarksmakrophagen. Das Ergebnis war eine schnelle Leukozytose.
Es stellte sich heraus, dass die Wirkung dosisabhängig war und bei wiederholter Verabreichung nicht nachließ. Bei Verwendung eines anderen Typs von CBP/p300-HAT-Inhibitor (C646) wurde der gleiche Effekt beobachtet, was den Wirkungsmechanismus bestätigt. Im Gegensatz dazu verursachten Inhibitoren der DNA-Bindung durch das Protein oder eines anderen bei Säugetieren gefundenen HAT keine Leukozytose.
Die A485-Spiegel im Blut stiegen bei der Injektion in die Mäuse schnell an und reichern sich im Knochenmark, Fettgewebe, Leber, Milz und Niere an, nicht jedoch im Gehirn. Parallel dazu stiegen die Leukozytenzahlen, darunter Neutrophile, Lymphozyten und Monozyten. Eine Woche später waren keine Anzeichen einer Arzneimittelverabreichung erkennbar, was auf eine vorübergehende Wirkung schließen lässt.
Der Anstieg der Leukozytenzahl war vergleichbar mit dem durch G-CSF erzielten Anstieg, bei Neutrophilen jedoch etwas schneller. Wenn beide verabreicht wurden, kam es zu deutlich höheren Neutrophilenzahlen. Nach 24 Stunden waren jedoch alle drei Blutzelltypen mit G-CSF vs. A485 gezüchtet.
Dies weist auf eine kürzere und unterschiedliche Wirkung von A485 im Vergleich zu G-CSF hin.
Um die Beobachtungen auf menschliche Probanden auszudehnen, untersuchten die Forscher Daten einer Kohorte von Patienten mit einer seltenen Krankheit namens Rubinstein-Taybi-Syndrom (RSTS). CREBBP Und EP300 Es kommt zu Mutationen. Etwa zwei Drittel wiesen hohe Leukozytenzahlen auf, wobei 70 % Mutationen in der HAT-Domäne aufwiesen. Wie erwartet zeigte diese Gruppe häufiger Leukozytose als die andere Gruppe, in der HAT verschont blieb.
Hat diese Beobachtung einen klinischen Nutzen? Um das herauszufinden, testeten sie die Wirkung von A485 in einer Kohorte von Mäusen mit myelodysplastischem Syndrom (MDS) und stellten fest, dass das kleine Molekül die Leukozytenzahl normal hielt. Zweitens induzierten sie durch eine Chemotherapie in einem Mausmodell eine schwere Neutropenie, was zeigte, dass A485 zu einer akuten Erholung der Leukozytenzahl führte.
Dann führten sie den Organismus ein Listeria monocytogenes in einer Sepsis-induzierenden Dosis bei Mäusen mit Chemotherapie-induzierter Panzytopenie. Neutrophile sind für die Immunabwehr gegen diese Mikrobe von entscheidender Bedeutung. Nachdem die Infektion einsetzte, injizierten sie den Kontrollpersonen A485 statt Vehikel.
Während diejenigen, die mit dem Vehikel behandelt wurden, krank wurden und an Sepsis starben, führte A485 in einer Einzeldosis zu einer verbesserten Überlebensrate, da bei den behandelten Tieren weniger Bakterien nachgewiesen wurden. A485 mobilisiert Leukozyten aus dem Knochenmark, was den Mechanismus der Leukozytose darstellt. Im Knochenmark kam es dagegen zu keiner Notfallhämatopoese.
Verschiedene Untergruppen von Leukozyten reagierten auf unterschiedliche, durch A485 ausgelöste Signalwege. Dabei handelt es sich sowohl um G-CSF-abhängige als auch um G-CSF-unabhängige Wege der Neutrophilie, aber auch um andere Wege der Lymphozytose.
Darüber hinaus nutzt A485 neurohumorale Bahnen, insbesondere die HPA-Achse, um Leukozytose zu induzieren, was sich an den erhöhten Glukokortikoidspiegeln im Blut nach der Verabreichung von A485 zeigt. Die durch die HPA-Aktivierung ausgelöste Leukozytose-Reaktion beruht jedoch nicht auf Glukokortikoiden, sondern erfolgt als Reaktion auf CRHR1-regulierte Signale, einschließlich des adrenocorticotropen Hormons (ACTH), das mit dem Verlust von HPA-Feedbacksignalen auftritt.
Während die Zahl der Neutrophilen bei ACTH-Verabreichung zunimmt, steigt die Lymphozytenzahl nur bei Glukokortikoidblockade, was darauf hindeutet, dass beide unterschiedlich reguliert werden.
Was sind die Auswirkungen?
„Die kompetitive, reversible, durch kleine Moleküle vermittelte Hemmung der CBP/p300-HAT-Domäne löst eine akute und vorübergehende Mobilisierung von Leukozyten aus dem Knochenmark aus„Weitere Forschung ist erforderlich, um herauszufinden, welche klinischen Kontexte für dieses Medikament ideal sind. A485 ist möglicherweise besser, wenn nur ein schneller, kurzer Anstieg der Neutrophilen erforderlich ist, während eine langfristige Erholung der Blutzellenproduktion im Knochenmark möglicherweise G- erfordert. CSF.
Um gute Ergebnisse zu erzielen, muss auch der Zeitpunkt der Verabreichung festgelegt werden, da die Erkrankung bei Patienten mit neutropenischer Sepsis zu unterschiedlichen Zeitpunkten und Stadien erfolgt. Darüber hinaus ist der Wert solcher Medikamente bei bakterieller oder viraler und nicht bei listerischer Sepsis noch unerforscht.
Allerdings weist es, wie frühere Forscher berichteten, eine antitumorale Wirkung auf, was es für die adjuvante Therapie von Krebspatienten wertvoll machen könnte. Die aktuelle Studie beleuchtet auch die Rolle von ACTH und nicht seiner Folgeprodukte, den Glukokortikoiden, bei der Leukozytenhomöostase und der G-CSF-Aktivität.
