Ανοσοφαρμακολογική διερεύνηση της αλληλεπίδρασης ισταμίνης και κυτοκινών σε φυσιολογικές και παθολογικές καταστάσεις

Abstract

The plethora of histamine (HI) actions in inflammatory processes is attributed to its binding on four receptors Η1, Η2, Η3 and Η4. The recent discovery of the Η4 receptor and its distribution in immune system cells led to the reassessment of the immunoregulatory role of HI. Aiming at investigating the immunopharmacological interplay of HI and cytokines in physiological and inflammatory conditions and the therapeutic potential of new drug targets, the cartilaginous and conjunctival HI and tumor necrosis factor- (TNF)-α levels and conjunctival HI levels were determined in a rat model of experimental arthritis (EA) and experimental conjunctivitis following in vivo systemic or local administration of selective HI receptor antagonists and other related pharmacologically active substances at various dosages. HI was quantified fluorometrically in the rat cartilage and conjunctiva, while cartilaginous TNF-α levels were determined by ELISA. The induction of EA using complete Freund’s adjuvant (CFA) and the effects on extra-articular cartilage were confirmed by the clinical signs of arthritis on the rat paws and by the alterations of cartilaginous HI and TNF-α levels. Furthermore, the reduction of cartilage HI levels and the partial alleviation of the arthritic signs after systemic administration of the selective Η1 receptor antagonist dimetindene in rats with EA pointed to the contribution of HI in the arthritic phenotype and in the rat extra-articular cartilage alterations through its action on Η1 receptors. On the contrary, the action of TNF-α did not seem to be mediated through Η1 receptors. The increase of HI levels in the normal cartilage, their reduction in the conjunctiva after systemic administration of the selective Η4 receptor antagonist JNJ7777120 and the increases in the conjunctiva upon local administration suggest a direct or indirect autoregulatory action of HI mediated through the Η4 receptor and the route of administration-dependent effects of the antagonist. Moreover, neither antagonistic nor synergistic actions between JNJ7777120 and CFA were observed and the Η4 antagonist showed no anti-inflammatory effects, concerning at least the HI levels of the extra-articular cartilage. Additionally, JNJ7777120 and sodium cromoglycate (CRM) might be acting on common molecular targets, given that upon mast cell membrane stabilization, JNJ7777120 showed a biphasic effect, while in experimental conjunctivitis the antagonist did not reverse the reduction in conjunctival HI levels. In conclusion, in the normal cartilage, HI was shown to interact with ΤΝF- α in a Η1-dependent manner and to exert its autoregularory action via Η4 receptors.On the other hand, HI appeared to exert pro-inflammatory effects in CFA-induced arthritis, while its autoregularory action and the role of ΤΝF-α in inflammatory conditions need elucidation.

Οι δράσεις της ισταμίνης στις φλεγμονώδεις διεργασίες αποδίδονται στην επίδρασή της επί των τεσσάρων τύπων υποδοχέων Η1, Η2, Η3 και Η4. Η πρόσφατη ανακάλυψη του Η4 υποδοχέα και η κατανομή του στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος οδήγησαν στην επαναξιολόγηση της ανοσορυθμιστικής δράσης της ισταμίνης. Με σκοπό την ανοσοφαρμακολογική διερεύνηση της αλληλεπίδρασης της ισταμίνης και των κυτοκινών σε φυσιολογικές και φλεγμονώδεις καταστάσεις και την προκαταρκτική αξιολόγηση νέων φαρμακολογικώς δραστικών ουσιών, προσδιορίστηκαν τα επίπεδα ισταμίνης και ογκονεκρωτικού παράγοντα- (TNF)-α στον πλευρικό χόνδρο και τα επίπεδα ισταμίνης στον επιπεφυκότα επίμυων σε πειραματικά πρότυπα αρθρίτιδας (ΠΑ) και επιπεφυκίτιδας μετά από in vivo συστηματική ή τοπική χορήγηση εκλεκτικών ανταγωνιστών των υποδοχέων της ισταμίνης και άλλων κατάλληλων φαρμακολογικώς δρώντων ουσιών σε διάφορα δοσολογικά σχήματα. Ο ποσοτικός προσδιορισμός της ισταμίνης έγινε φθοριοφασματομετρικά και ο προσδιορισμός του TNF-α έγινε με ELISA. Η εγκατάσταση ΠΑ και η προσβολή του έξω-αρθρικού χόνδρου επιβεβαιώθηκαν από τα κλινικά σημεία αρθρίτιδας στα άκρα των επίμυων και από τις μεταβολές των επιπέδων της ισταμίνης και του TNF-α στο χόνδρο. Η μείωση των επιπέδων της ισταμίνης στο χόνδρο και η μερική υποχώρηση των σημείων αρθρίτιδας μετά τη χορήγηση διμεθινδένης, εκλεκτικού ανταγωνιστή των Η1 υποδοχέων, σε επίμυες με ΠΑ έδειξαν τη συμμετοχή των Η1 υποδοχέων στην επαγωγή της σύνθεσης της ισταμίνης στον εξω-αρθρικό χόνδρο του επίμυ. Αντίθετα, οι Η1 υποδοχείς δεν φάνηκε να συμμετέχουν στη μεταβολή των επιπέδων του TNF-α στον ιστό. Η αύξηση των επιπέδων ισταμίνης στο χόνδρο φυσιολογικών επίμυων και η μείωση τους στον επιπεφυκότα μετά από συστηματική χορήγηση του εκλεκτικού Η4 ανταγωνιστή JNJ7777120, καθώς και η αύξηση των επιπέδων ισταμίνης στον επιπεφυκότα μετά από τοπική χορήγηση υποδηλώνουν την άμεση ή έμμεση αυτορυθμιστική δράση της ισταμίνης μέσω του Η4 υποδοχέα και την εξαρτώμενη από την οδό χορήγησης δράση του ανταγωνιστή. Επιπλέον, φαίνεται ότι ο JNJ7777120 δεν δρα ούτε συνεργικά ούτε ανταγωνιστικά με τον αρθριτικό φαινότυπο και ότι ο Η4 ανταγωνιστής δεν εμφανίζει αντιφλεγμονώδη δράση, τουλάχιστον ως προς τα επίπεδα της ισταμίνης στον εξω-αρθρικό χόνδρο. Επιπρόσθετα, φαίνεται ότι ο JNJ7777120 και το χρωμογλυκικό νάτριο (CRM) ίσως να δρουν μέσω κοινών μοριακών στόχων, καθώς κατά τη σταθεροποίηση της μεμβράνης των σιτευτικών κυττάρων με CRM η χορήγηση του JNJ7777120 επέδειξε διφασική δράση, ενώ σε πειραματική επιπεφυκίτιδα, ο JNJ7777120 δεν κατάφερε να αναστείλει τη μείωση των επιπέδων ισταμίνης στον επιπεφυκότα. Συμπερασματικά, στο φυσιολογικό χόνδρο παρατηρήθηκε Η1– εξαρτώμενη αλληλεπίδραση ισταμίνης και ΤΝF-α και Η4–εξαρτώμενη αυτορυθμιστική δράση της ισταμίνης. Αντίθετα, στην ΠΑ η ισταμίνη φαίνεται ότι ασκεί προφλεγμονώδη δράση μέσω των Η1 υποδοχέων, ενώ η διευκρίνιση της αυτορυθμιστικής της δράσης και ο ρόλος του ΤΝF-α χρήζει περαιτέρω διερεύνησης.