Grzyby, LPS i fibrynogen mogą napędzać oporność na glikokortykosteroidy w ciężkiej astmie

Dlaczego u części chorych na ciężką astmę glikokortykosteroidy zmniejszają zapalenie, ale nie przywracają prawidłowej reaktywności dróg oddechowych? Badacze z Baylor College of Medicine oraz współpracujących ośrodków opisali mechanizm, w którym aktywność grzybów w drogach oddechowych, bakteryjny lipopolisacharyd (LPS) oraz produkty proteolizy fibrynogenu mogą wspólnie podtrzymywać nadreaktywność oskrzeli poprzez receptor Toll-like 4 (TLR4). W modelach mysich odpowiedź ta pozostawała oporna na działanie flutykazonu i deksametazonu mimo ograniczenia części komponentów zapalnych. Wyniki, opublikowane w Mucosal Immunology, wskazują na potencjalnie istotną biologicznie oś grzyby – układ krzepnięcia – TLR4, ale na obecnym etapie nie stanowią podstawy do zmiany leczenia chorych na astmę.

Oporność na glikokortykosteroidy w ciężkiej astmie

Glikokortykosteroidy pozostają jednym z fundamentów farmakoterapii astmy. Wziewne glikokortykosteroidy (wGKS; ang. inhaled corticosteroids, ICS) ograniczają zapalenie dróg oddechowych i ryzyko zaostrzeń, ale odpowiedź na leczenie nie jest jednakowa u wszystkich chorych. Szczególnym problemem klinicznym są pacjenci, u których mimo intensywnego leczenia utrzymują się objawy, zaostrzenia i zaburzenia czynności układu oddechowego.

Należy przy tym odróżnić astmę trudną do leczenia od astmy ciężkiej i od eksperymentalnie definiowanej oporności na glikokortykosteroidy. Według GINA 2026 astma trudna do leczenia to choroba pozostająca niekontrolowana mimo przepisywania średnich lub dużych dawek wGKS w skojarzeniu z drugim lekiem kontrolującym, zwykle długo działającym beta2-mimetykiem (LABA), albo wymagająca intensywnego leczenia do utrzymania kontroli. Zanim rozpozna się astmę ciężką, konieczne jest między innymi potwierdzenie rozpoznania, ocena adherencji, techniki inhalacji, ekspozycji środowiskowych i chorób współistniejących.

Astma ciężka stanowi podgrupę astmy trudnej do leczenia i pozostaje niekontrolowana pomimo dobrej adherencji do zoptymalizowanego leczenia dużymi dawkami wGKS/LABA oraz postępowania wobec czynników pogarszających przebieg choroby lub ponownie traci kontrolę po redukcji intensywności leczenia.

Autorzy pracy opublikowanej w Mucosal Immunology postawili pytanie o mechanizmy biologiczne mogące wyjaśniać sytuację, w której glikokortykosteroidy skutecznie hamują część odpowiedzi zapalnej, lecz nie likwidują kluczowego zaburzenia fizjologicznego – nadreaktywności dróg oddechowych.

Jak przeprowadzono badanie

Pierwszym autorem publikacji jest Y. Zeng, a w zespole znaleźli się między innymi X. Huang, G. Liang, K. Tang, K.E. Mauk, F. Kheradmand, A.U. Luong, Y. Guo, J.M. Knight i autor korespondencyjny D.B. Corry. Autorzy byli związani między innymi z Baylor College of Medicine, The First Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, Michael E. DeBakey VA Center for Translational Research on Inflammatory Diseases oraz University of Texas Health Science Center at Houston.

Badacze wykorzystali kilka modeli eksperymentalnych. Najważniejszy obejmował donosową ekspozycję myszy na żywe konidia Aspergillus niger. W części doświadczeń do ekspozycji grzybiczej dodawano małe dawki lipopolisacharydu. Dla porównania zastosowano również klasyczny model choroby alergicznej wywoływanej owalbuminą.

Eksperymenty przeprowadzono między innymi na myszach C57BL/6J oraz zwierzętach pozbawionych funkcjonalnego TLR4. Oceniano opór układu oddechowego podczas prowokacji acetylocholiną, skład komórkowy płynu z płukania oskrzelowo-pęcherzykowego, odpowiedzi limfocytów T, immunoglobuliny, cechy histopatologiczne oraz obecność grzybów w płucach.

Jako glikokortykosteroidy stosowano propionian flutykazonu podawany donosowo oraz deksametazon podawany ogólnoustrojowo. Pozwoliło to sprawdzić, czy obserwowana oporność zależy wyłącznie od konkretnego preparatu albo drogi jego podania.

Model owalbuminowy reagował inaczej na glikokortykosteroid

W klasycznym modelu alergicznego zapalenia wywołanego owalbuminą flutykazon powodował zależne od dawki zmniejszenie nadreaktywności dróg oddechowych. Wyższe dawki ograniczały również całkowitą liczbę komórek zapalnych i eozynofili, a leczenie hamowało odpowiedzi związane z limfocytami produkującymi IL-5 i IL-13.

Był to istotny punkt odniesienia. Pokazywał, że zastosowany glikokortykosteroid działał w warunkach eksperymentu, natomiast jego skuteczność wobec nadreaktywności dróg oddechowych zmieniała się po wprowadzeniu biologicznie bardziej złożonego modelu obejmującego żywego grzyba.

Grzyby i LPS nasilają nadreaktywność dróg oddechowych

Myszy eksponowane na Aspergillus niger rozwijały zapalenie dróg oddechowych i zwiększoną nadreaktywność. Flutykazon ograniczał wiele wykładników odpowiedzi zapalnej, w tym liczbę eozynofili oraz neutrofili i część populacji limfocytów T produkujących cytokiny. Mimo tego nie normalizował nadreaktywności dróg oddechowych.

To rozdzielenie efektu przeciwzapalnego od efektu fizjologicznego jest jednym z najbardziej interesujących wyników pracy. Sugeruje bowiem, że w określonych warunkach nadmierna kurczliwość dróg oddechowych może być podtrzymywana przez mechanizmy, których zahamowanie klasyczną supresją komórkowej odpowiedzi zapalnej jest niewystarczające.

Dodatkowe podanie małych dawek LPS jeszcze bardziej zmieniało obraz choroby. Niskie dawki LPS nasilały indukowaną przez grzyba nadreaktywność i powodowały powstanie bardziej złożonego profilu zapalnego, obejmującego zarówno cechy odpowiedzi T2, jak i znaczną komponentę neutrofilową.

Co istotne, również w tym modelu flutykazon zmniejszał liczbę komórek zapalnych i hamował część odpowiedzi cytokinowej, ale nie znosił zwiększonej reaktywności dróg oddechowych. Podobnego efektu nie uzyskano po zastosowaniu deksametazonu, zarówno w protokołach krótkotrwałych, jak i dłuższych.

Znaczenie komponenty neutrofilowej

W ciężkiej astmie odpowiedź zapalna nie zawsze ma klasyczny, eozynofilowy fenotyp T2-high. Istnieją fenotypy z dominacją neutrofili oraz mechanizmy T2-low, które są szczególnie trudne terapeutycznie. Współczesne badania wskazują, że oporność na glikokortykosteroidy w astmie neutrofilowej może wynikać nie z pojedynczego defektu molekularnego, lecz z sieci wzajemnych oddziaływań pomiędzy neutrofilami, nabłonkiem dróg oddechowych, makrofagami i limfocytami T.

Nowa praca wpisuje się w ten model, ale jednocześnie rozszerza go o komponent mikrobiologiczny i hemostatyczny: produkty pochodzenia bakteryjnego oraz zmodyfikowane białka układu krzepnięcia mogą aktywować tę samą drogę sygnałową TLR4.

Fibrynogen, kryptokiny i receptor TLR4

Drugim kluczowym elementem badania był fibrynogen. Jest on rozpuszczalnym białkiem osocza o podstawowym znaczeniu dla krzepnięcia krwi. Po przekształceniu w fibrynę uczestniczy w tworzeniu stabilnej sieci skrzepu. W warunkach zapalenia i zwiększonej przepuszczalności bariery nabłonkowo-naczyniowej białka układu krzepnięcia mogą jednak pojawiać się również w mikrośrodowisku dróg oddechowych.

Wcześniejsze prace tego zespołu wskazywały, że proteazy wytwarzane przez grzyby mogą rozszczepiać fibrynogen. W wyniku proteolizy powstają fragmenty określane przez autorów jako kryptokiny, czyli biologicznie aktywne produkty rozszczepienia fibrynogenu.

Znaczenie ma nie sam nienaruszony fibrynogen, lecz produkty jego proteolizy. W omawianym badaniu podanie całego, nierozszczepionego fibrynogenu nie powodowało reakcji porównywalnej z odpowiedzią indukowaną przez kryptokiny. Produkty proteolizy powodowały natomiast znaczną nadreaktywność dróg oddechowych.

TLR4 jako wspólny punkt sygnałowy

Kryptokiny i LPS łączy zdolność do aktywowania szlaków zależnych od TLR4. Autorzy wykazali, że u myszy z niedoborem TLR4 ciężka odpowiedź fizjologiczna obserwowana w modelu nie rozwijała się w taki sam sposób. Stanowi to silny argument eksperymentalny przemawiający za centralnym znaczeniem tego receptora w badanym mechanizmie.

Nabłonek może wzmacniać cały proces

Autorzy wykazali również element potencjalnego dodatniego sprzężenia zwrotnego. Kryptokiny zwiększały produkcję fibrynogenu i protrombiny. Efekt obserwowano nie tylko w płucach myszy, ale także w części eksperymentów wykorzystujących pierwotne ludzkie komórki nabłonka zatokowo-nosowego.

Komórki pochodziły od osób zdrowych oraz pacjentów z przewlekłym zapaleniem zatok przynosowych z polipami nosa, w tym osób współchorujących na astmę. Po ekspozycji na kryptokiny oceniano uwalnianie fibrynogenu i protrombiny.

Mechanizm proponowany przez autorów zakłada zatem możliwość powstania samonapędzającej się pętli: aktywność proteaz prowadzi do wytwarzania kryptokin z fibrynogenu, kryptokiny aktywują odpowiedź zależną od TLR4 i jednocześnie mogą zwiększać lokalną produkcję kolejnych białek związanych z krzepnięciem. Większa dostępność fibrynogenu może z kolei tworzyć dodatkowy substrat do produkcji kryptokin.

Flutykazon i deksametazon nie zablokowały działania kryptokin

W kolejnym doświadczeniu myszy otrzymywały bezpośrednio produkty proteolizy fibrynogenu. Rozwinęła się wówczas zwiększona reaktywność dróg oddechowych. Ani miejscowo podany flutykazon, ani ogólnoustrojowy deksametazon nie zniosły tego efektu.

Ten eksperyment wzmacnia hipotezę autorów, ponieważ pokazuje, że do powstania opornej na glikokortykosteroidy nadreaktywności nie jest bezwzględnie potrzebna pełna sekwencja reakcji immunologicznej indukowanej przez żywego grzyba. Wystarczającym bodźcem mogą być odpowiednie biologicznie aktywne fragmenty fibrynogenu.

Glikokortykosteroidy a klirens grzyba – interesujący, ale przedkliniczny sygnał

Badacze zaobserwowali ponadto, że flutykazon pogarszał usuwanie A. niger z płuc myszy. LPS działał w tym aspekcie przeciwnie i zwiększał klirens grzyba. Jest to interesujące z punktu widzenia równowagi między supresją zapalenia a odpowiedzią przeciw drobnoustrojom.

Co wyniki mogą oznaczać w praktyce klinicznej

Najważniejszą konsekwencją publikacji nie jest obecnie wskazanie konkretnego leku, lecz przedstawienie mechanizmu, który może pomóc wyjaśnić heterogeniczność odpowiedzi na glikokortykosteroidy.

Autorzy sugerują, że u części chorych z ciężką, oporną na leczenie chorobą klasyczna odpowiedź immunologiczna zależna od limfocytów i cytokin może być tylko jednym z elementów patofizjologii. Jeżeli nadreaktywność jest dodatkowo podtrzymywana przez LPS, proteazy grzybicze, fragmenty fibrynogenu i TLR4, samo zahamowanie zapalenia przez glikokortykosteroidy może nie wystarczyć do pełnej normalizacji czynności dróg oddechowych.

Nie każda ciężka astma jest chorobą związaną z grzybami

Wyników nie należy interpretować jako dowodu, że grzyby są uniwersalną przyczyną ciężkiej astmy. Astma ciężka obejmuje wiele fenotypów i endotypów. U części pacjentów dominują mechanizmy T2-high, u innych procesy neutrofilowe lub T2-low, a u niektórych występują cechy nakładające się.

Znana jest również grupa chorób i fenotypów związanych z grzybami, w tym alergiczna aspergiloza oskrzelowo-płucna (ABPA) oraz ciężka astma z uczuleniem na grzyby (SAFS). Są to jednak pojęcia kliniczne inne niż zastosowany w publikacji model eksperymentalnej „airway mycosis”.

W badaniu wykorzystano ponadto Aspergillus niger. Nie wolno na tej podstawie zakładać, że właśnie ten gatunek jest najważniejszym czynnikiem ciężkiej astmy u ludzi. W praktyce klinicznej szczególne znaczenie w chorobach alergicznych związanych z Aspergillus ma przede wszystkim Aspergillus fumigatus.

Czy leki przeciwgrzybicze mogą pomagać?

Jest to kwestia bardziej złożona niż mogłaby sugerować sama mechanistyczna praca. Historyczne badania u ludzi wskazywały, że wybrane grupy pacjentów z ciężką astmą i uczuleniem na grzyby mogą odnosić korzyści z leczenia przeciwgrzybiczego. W badaniu FAST oceniano itrakonazol u chorych z ciężką astmą i uczuleniem na co najmniej jeden z badanych grzybów. Odnotowano poprawę jakości życia i niektórych innych parametrów, jednak terapia powodowała także działania niepożądane prowadzące do odstawienia leku u części uczestników.

Nie oznacza to jednak, że leki przeciwgrzybicze powinny być stosowane rutynowo u wszystkich chorych z ciężką lub słabo kontrolowaną astmą. Leczenie takie ma konkretne wskazania, działania niepożądane oraz potencjalnie istotne interakcje lekowe. Omawiana publikacja nie była badaniem klinicznym terapii przeciwgrzybiczej.

Potencjalne przyszłe cele terapeutyczne

W dyskusji autorzy wskazują kilka kierunków wymagających dalszego zbadania. Jednym jest bezpośrednia inhibicja TLR4. Innym – wpływanie na lokalne mechanizmy związane z fibrynogenem, fibryną i układem krzepnięcia. Kolejnym pozostaje identyfikacja i leczenie odpowiednich zakażeń lub związanych z grzybami fenotypów choroby.

Wszystkie te propozycje należy jednak traktować jako hipotezy translacyjne. Inhibitory TLR4 nie są obecnie standardowym leczeniem astmy, a omawiane badanie nie dowodzi klinicznej skuteczności hamowania szlaków krzepnięcia u pacjentów z ciężką astmą.

Również antybiotykoterapia nie może być wyprowadzana bezpośrednio z obserwacji dotyczących LPS. LPS w badaniu był eksperymentalnym bodźcem aktywującym odporność wrodzoną. Sama możliwość udziału bakteryjnych produktów w mechanizmie choroby nie jest wskazaniem do empirycznego stosowania antybiotyków.

Ograniczenia badania i kierunki dalszych prac

Najważniejszym ograniczeniem jest wykorzystanie przede wszystkim modeli zwierzęcych. Astma człowieka jest wysoce heterogeniczna, a eksperymentalna nadreaktywność dróg oddechowych wywołana przez A. niger, LPS lub produkty proteolizy fibrynogenu nie odwzorowuje całej złożoności astmy ciężkiej.

W eksperymentach stosowano kontrolowane dawki określonych bodźców i genetycznie zdefiniowane zwierzęta. U pacjentów ekspozycja na grzyby i produkty bakteryjne jest zmienna, a na odpowiedź wpływają między innymi wiek, genetyka, palenie tytoniu, zanieczyszczenia, infekcje, mikrobiom, otyłość, choroby współistniejące, stosowane leki oraz wcześniejsze przebudowy strukturalne dróg oddechowych.

Istotnym ograniczeniem translacyjnym jest także to, że doświadczenia z udziałem materiału ludzkiego dotyczyły komórek nabłonka, a nie kontrolowanego badania klinicznego chorych z astmą oporną na glikokortykosteroidy. Nie wykazano więc jeszcze, że opisana sekwencja: grzyb – proteoliza fibrynogenu – kryptokiny – TLR4 jest dominującą przyczyną oporności u określonej klinicznie grupy pacjentów.

Potrzebne będą badania z zastosowaniem próbek z dolnych dróg oddechowych ludzi, pozwalające jednocześnie oznaczać obecność i aktywność grzybów, produkty bakteryjne, fragmenty fibrynogenu, aktywność szlaku TLR4, fenotyp komórkowy zapalenia oraz rzeczywistą odpowiedź na leczenie glikokortykosteroidami. Szczególnie istotne byłoby ustalenie, czy można zidentyfikować biomarkerowo grupę chorych, u których mechanizm ten ma istotne znaczenie patogenetyczne.

Autorzy i finansowanie

Pracę przygotowali Y. Zeng, X. Huang, G. Liang, K. Tang, K.E. Mauk, H. Sun, Y. Zhang, Z. Zeng, L. Song, K. Polsky, Y. Wu, C.T. Landers, E.Z. Otukoya, L.H. Bimler, F. Kheradmand, A.U. Luong, Y. Guo, J.M. Knight oraz D.B. Corry. Autorzy reprezentowali m.in. Baylor College of Medicine, The First Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University, Michael E. DeBakey VA Center for Translational Research on Inflammatory Diseases i University of Texas Health Science Center at Houston.

Badania były finansowane między innymi ze środków National Institutes of Health, VA Office of Research and Development, National Natural Science Foundation of China oraz innych źródeł grantowych wyszczególnionych w publikacji i komunikacie Baylor College of Medicine.

Źródło: Mucosal Immunology, „Fibrinogen and lipopolysaccharide promote TLR4-dependent glucocorticoid resistance in airway mycosis-driven allergic airway disease”
DOI: https://doi.org/10.1016/j.mucimm.2026.100354