Immunomodulacyjne właściwości makrolidów – zastosowanie w leczeniu chorób układu oddechowego u dzieci

• Authors: Bolesław Kalicki , Bartłomiej Gawron , Weronika Machura , Anna Mierzejewska

Title variants

EN

Immunomodulatory properties of macrolide antibiotics – possibilities for the treatment of respiratory diseases in children

• Languages of publication: EN PL

Abstracts

EN

The abnormalities in structure and respiratory function in children predispose to a higher incidence of infections in this age group. The basis mechanism of action of the macrolide antibiotics are bacteriostatic properties, resulting from blocking protein synthesis by interacting with the large ribosomal 50s and 23s subunits of ribosomal RNA. Macrolides have an additive nonantimicrobial properties. These properties include the effects on cells of the immune system, cytokine response, respiratory tract and metabolism of glucocorticosteroids. The paper presents the current knowledge of the mechanisms of action of this group of antibiotics. Macrolides reduce the number of neutrophils at the site of inflammation by inhibiting the secretion of chemotactic factors, blocking cell surface glikoproteins involved in the migration process and inducing apoptosis of inflammatory cells. Multidirectional influence of macrolide antibiotics on cytokine response is mainly based on reducing the secretion of pro-inflammatory cytokines and nitric oxide synthesis inhibition. In addition, they prevent the respiratory tract from P. aeruginosa colonization by inhibiting the production of: biofilm components, elements of quorum sensing (that enables communication between bacteria) and virulence factors. The use of macrolides also reduces production of mucus in respiratory tract and improves mucociliary clearance. In the treatment of cystic fibrosis, macrolides reduce overproduction of mucus in the airways and prevent colonization by P. aeruginosa. In addition, macrolides reduce the frequency of exacerbations and improve quality of life. However, significant improvement in spirometric parameters was not observed. Use of macrolides in the treatment of RSV infection reduces severe inflammatory response, airway hyperresponsiveness and mucus hypersecretion, which result in shorter hospitalization time and faster resolution of symptoms. These clinical effects of macrolides require additional well-documented research.

PL

Odmienności budowy i czynności układu oddechowego u dzieci predysponują do częstszego występowania zakażeń. Podstawą działania antybiotyków makrolidowych są ich właściwości bakteriostatyczne wynikające z blokowania podjednostki 50s i 23s rRNA. Makrolidy wykazują szereg dodatkowych działań pozarybosomalnych. Działanie to obejmuje wpływ na komórki układu odpornościowego, odpowiedź cytokinową, układ oddechowy i metabolizm glikokortykosteroidów. W pracy przedstawiono aktualną wiedzę dotyczącą mechanizmów działania tej grupy antybiotyków. Makrolidy zmniejszają ilość neutrofilów w miejscu zapalenia poprzez hamowanie wydzielania czynników chemotaktycznych, blokowanie cząsteczek powierzchniowych biorących udział w procesie migracji oraz kierowanie komórek zapalnych na drogę apoptozy. Wielokierunkowy wpływ antybiotyków makrolidowych na odpowiedź cytokinową sprowadza się głównie do obniżania wydzielania cytokin prozapalnych i hamowania syntezy tlenku azotu. Ponadto zapobiegają one kolonizacji dróg oddechowych przez P. aeruginosa, co wynika z faktu blokowania przez makrolidy produkcji składników biofilmu, elementów układu quorum sensing (umożliwiającego komunikację się bakterii) i hamowania produkcji czynników zjadliwości. Stosowanie makrolidów zmniejsza również produkcję śluzu w układzie oddechowym i poprawia klirens rzęskowy. Cytowane w opracowaniu badania dowodzą skuteczności makrolidów w zmniejszaniu nadprodukcji śluzu w drogach oddechowych i zapobieganiu kolonizacji przez P. aeruginosa u pacjentów z mukowiscydozą. Ponadto zmniejszają one częstość zaostrzeń i poprawiają jakość życia tych chorych. Nie zaobserwowano jednak istotnej poprawy parametrów spirometrycznych. W przebiegu zakażenia RSV zastosowanie makrolidów powoduje ograniczenie nasilonej reakcji przeciwzapalnej, nadreaktywności oskrzeli i hipersekrecji śluzu, co skutkuje skróceniem czasu hospitalizacji i szybszym ustąpieniem objawów infekcji RSV. Zastosowanie antybiotyków makrolidowych w przypadku astmy nie poprawia parametrów spirometrycznych, niemniej powoduje redukcję objawów klinicznych. Wymienione efekty kliniczne stosowania makrolidów wydają się obiecujące, jednak wymagają dalszych dobrze udokumentowanych badań.

Keywords

EN

RSV; asthma; astma; cystic fibrosis; cytokines; cytokiny; macrolides; makrolidy; mukowiscydoza; respiratory syncytial virus

Discipline

• MEDICINE: MEDICINE

• Publisher: Medical Communications
• Journal: Pediatria i Medycyna Rodzinna
• Year: 2012
• Volume: 8
• Issue: 3
• Pages: 207-213

Contributors

author

Bolesław Kalicki

• Klinika Pediatrii, Nefrologii i Alergologii Dziecięcej Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie. Kierownik Kliniki: prof. dr hab. n. med. Anna Jung

author

Bartłomiej Gawron

• Klinika Pediatrii, Nefrologii i Alergologii Dziecięcej Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie. Kierownik Kliniki: prof. dr hab. n. med. Anna Jung

author

Weronika Machura

• Klinika Pediatrii, Nefrologii i Alergologii Dziecięcej Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie. Kierownik Kliniki: prof. dr hab. n. med. Anna Jung

author

Anna Mierzejewska

• Klinika Pediatrii, Nefrologii i Alergologii Dziecięcej Wojskowego Instytutu Medycznego w Warszawie. Kierownik Kliniki: prof. dr hab. n. med. Anna Jung

References

• 1. Bramson R.T., Giiscom N.T., Cleveland RH.: Interpretation of chest radiographs in infants with cough and fever. Radiology 2005; 236: 22-29.
• 2. Reid L..· Lung growth in health and disease. Br. J. Dis. Chest 1984; 18:113-134.
• 3. Kulus M., Peradzyńska J.: Budowa i rozwój układu oddechowego. W: Kulus M. (red.): Choroby układu oddechowego i alergiczne u dzieci. Akademia Medyczna, Warszawa 2005: 1-8.
• 4. Schechter M.S.: Airway clearance applications in infants and children. Respir. Care 2007; 52: 1382-1391.
• 5. Płusa T: Znaczenie immunomodulacyjnych właściwości makrolidów w obturacyjnych chorobach układu oddechowego. Int. Rev. Allergol. Clin. Immunol. Family Med. 2012; 18: 9-13.
• 6. Guz K., Bugla-Płoskońska G.: Immunomodulacyjne i przeciwzapalne właściwości wybranych antybiotyków i chemioterapeutyków. Postępy Hig. Med. Dośw. (online) 2007; 61: 828-837.
• 7. Ichiyama T., Nishikawa M., Yoshitomi T. i wsp.: Clarithromycin inhibits NF-kB activation in human peripheral blood mononuclear cells and pulmonary epithelial cells. Antimicrob. Agents Chemother. 2001; 45: 44-47.
• 8. Tamaoki J., Kadota J., Takizawa H.: Clinical implications of the immunomodulatory effects of macrolides. Am. J. Med. 2004; 117 supl. 9A: 5S-11S.
• 9. Tamaoki J.: The effects of macrolides on inflammatory cells. Chest 2004; 125 (supl.): 41S-51S.
• 10. Shinkai M., Rubin B.K.: Macrolides and airway inflammation in children. Paediatr. Respir. Rev. 2005; 6: 227-235.
• 11. Kanoh S., Rubin B.K.: Mechanisms of action and clinical application of macrolides as immunomodulatory medications. Clin. Microbiol. Rev. 2010; 23: 590-615.
• 12. Labro M.T.: Anti-inflammatory activity of macrolides: a new therapeutic potential? J. Antimicrob. Chemother. 1998; 41 supl. B: 37-46.
• 13. Oda H., Kadota J.I., Kohno S., Hara K.: Leukotiiene B4 in bronchoalveolar lavage fluid of patients with diffuse panbronchiolitis. Chest 1995; 108: 116-122.
• 14. Shinkai M., Henke M.O., Rubin B.K.: Macrolide antibiotics as immunomodulatory medications: proposed mechanisms of action. Pharmacol. Ther. 2008; 117: 393-405.
• 15. López-Boado Y.S., Rubin B.K.: Macrolides as immunomodulatory medications for the therapy of chronic lung diseases. Curr. Opin. Pharmacol. 2008; 8: 286-291.
• 16. Rubin B.K., Henke M.O.: Immunomodulatory activity and effectiveness of macrolides in chronic airway disease. Chest 2004; 125 (supl.): 70S-78S.
• 17. Hernando-Sastre V: Macrolide antibiotics in the treatment of asthma. An update. Allergol. Immunopathol. (Madr.) 2010; 38: 92-98.
• 18. Friedlander A.L., Albert R.K.: Chronic macrolide therapy in inflammatory airways diseases. Chest 2010; 138: 1202-1212.
• 19. Wolter J., Seeney S., Bell S. i wsp.: Effect of long term treatment with azithromycin on disease parameters in cystic fibrosis: a randomized trial. Thotax 2002; 57: 212-216.
• 20. Saiman L., Marshall B.C., Mayer-Hamblett N. i wsp.: Azithromycin in patients with cystic fibrosis chronically infected with Pseudomonas aeruginosa. A randomized controlled trial. JAMA 2003; 290: 1749-1756.
• 21. Clement A., Tamalet A., Leroux E. i wsp.: Long term effects of azithromycin in patients with cystic fibrosis: a double blind, placebo controlled trial. Thorax 2006; 61: 895-902.
• 22. Robinson P., Schechter M.S., Sly PD. i wsp.: Clarithromycin therapy for patients with cystic fibrosis: a randomized controlled trial. Pediatr. Pulmonol. 2012; 47: 551-557.
• 23. Tahan F., Ozcan A., Koc N.: Clarithromycin in the treatment of RSV bronchiolitis: a double-blind, randomised, placebo-controlled trial. Eur. Respir. J. 2007; 29: 91-97.
• 24. Tamaoki B.J., Tagaya E., Sakai A., Konno K.: Effects of macrolide antibiotics on neutrally mediated contraction of human isolated bronchus. J. Allergy Clin. Immunol. 1995; 95: 853-859.
• 25. Asada M., Yoshida M., Suzuki T i wsp.: Macrolide antibiotics inhibit respiratory syncytial virus infection in human airway epithelial cells. Antiviral Res. 2009; 83: 191-200.
• 26. Kneyber M.C., van Woensel J.B., Uijtendaal E. i wsp.: Azithromycin does not improve disease course in hospitalized infants with respiratory syncytial virus (RSV) lower respiratory tract disease: a randomized equivalence trial. Dutch Antibiotics in RSV Trial (DART) Research Group. Pediatr. Pulmonol. 2008; 43: 142-149.
• 27. Richeldi L., Ferrara G., Fabbri L. i wsp.: Macrolides for chronic asthma. Cochrane Database Syst. Rev. 2005: (3): CD002997.
• 28. Nelson H.S., Hamilos D.L., Corsello P.R. i wsp.: A double-blind study of troleandomycin and metyl-prednisolone in asthmatic subjects who require daily corticosteroids. Am. Rev. Respir. Dis. 1993; 147: 398-404.
• 29. Kamada A.K., Hill M.R., Ikle D.N. i wsp.: Efficacy and safety of low-dose troleandomycin therapy in children with severe, steroid-requiring asthma. J. Allergy Clin. Immunol. 1993; 91: 873-382.
• 30. Shoji T, Yoshida S., Sakamoto H. i wsp.: Anti-inflammatory effect of roxithromycin in patients with aspirin-intolerant asthma. Clin. Exp. Allergy 1999; 29: 950-956.
• 31. Amayasu H., Yashida S., Ebana S. i wsp.: Clarithromycin suppress bronchial hyperresponsiveness associated with eosinophilic inflammation in patients with asthma. Ann. Allergy Asth. Immunol. 2000; 84: 594-598.
• 32. Black P., Blasi F., Jenkins C.R i wsp.: Trial of roxithromycin for the treatment of asthma in subjects with serological evidence of infection with Chlamydia pneumoniae. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2001; 164: 536-541.
• 33. Kraft M., Cassell G.H., Pak J., Martin R.J.: Mycoplasma pneumoniae and Chlamydia pneumoniae in asthma: effect of clarithromycin. Chest 2002; 121: 1782-1788.
• 34. Kostadima E., Tsiodras S., Alexopoulos E.I. i wsp.: Clarithromycin reduces the severity of bronchial hyperresponsiveness in patients with asthma. Eur. Respir. J. 2004; 23: 714-717.
• 35. Hahn D.L., Plane M.B., Mahdi O.S., Byrne G.I.: Secondary outcomes of a pilot randomized trial of azithromycin treatment for asthma. PLoS Clin. Trials 2006; 1: e11.
• 36. Johnston S.L., Blasi F., Black P.N. i wsp.: The effect of telithromycin in acute exacerbations of asthma. N. Engl. J. Med. 2006; 354: 1589-1600.
• 37. Hahn D.L., Grasmick M., Hetzel S. i wsp.; AZMATICS (AZithroMycin-Asthma Trial In Community Settings) Study Group: Azithromycin for bronchial asthma in adults: an effectiveness trial. J. Am. Board Fam. Med. 2012; 25: 442-459.
• 38. Fal A.M., Rabski M.: Rola neutrofila w astmie - nowe perspektywy terapeutyczne. Alergia 2006; (2): 37-42, 52.
• 39. Simpson J.L., Powell H., Boyle M.J. i wsp.: Clarithromycin targets neutrophilic airway inflammation in refractory asthma. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2008; 177: 148-155.

• Document Type: article