Clinical Trial

Antonio Abbate, Pauley Heart Center, Virginia Commonwealth University, Richmond, Virginia, USA

Marco Giuseppe Del Buono, Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli, Università Cattolica del Sacro Cuore, Roma

La pericardite acuta è una sindrome clinica caratterizzata da una intensa risposta infiammatoria che coinvolge il pericardio e può verificarsi nei soggetti altrimenti sani come entità isolata, oppure come parte dello spettro clinico di una malattia multisistemica. La patogenesi della pericardite acuta non è ancora chiara ma è stato ipotizzato che essa rappresenti una risposta al danno delle cellule mesoteliali del pericardio. In questo caso, lo stimolo o trigger (es. il virus o una sua componente) può attivare un complesso sistema macromolecolare chiamato inflammasoma e caratterizzato da un sensore specifico NLRP3 (NACHT, leucine-rich repeat, and pyrin domain-containing protein 3) che attiva una risposta infiammatoria sistemica e locale attraverso il rilascio di citochine pro-infiammatorie, come la interleuchina (IL)-1β. L’inflammasoma NLRP3 è costituito dalla oligomerizzazione di tale sensore appunto 1) NLRP3, membro di una ampia famiglia di proteine NLR (NOD-like receptor); 2) una proteina “scaffold”, ASC (apoptosis-associated speck-like protein) essenziale nella formazione del complesso macromolecolare e 3) un effettore, la caspasi-1, la cui attivazione è necessaria per la funzione dell’inflammasoma in quanto tra le varie attività trasforma la pro-IL-1β nella sua forma attiva IL-1β (Figura 1). 

Figura 1: NLRP3 inflammasoma.
Toldo S, Abbate A. The NLRP3 inflammasome in acute myocardial infarction. Nat Rev Cardiol. 2018;15(4):203-214. doi:10.1038/nrcardio.2017.16

In considerazione della scarsa conoscenza fisiopatologica della pericardite acuta, la terapia ad oggi è limitata all’uso di farmaci antiinfiammatori non steroidei (FANS) e, più recentemente, alla colchicina, quest’ultima molto efficace sia nella forma acute che ricorrente di pericardite, verosimilmente proprio grazie alla sua funzione come inibitore dell’inflammasoma NLRP3, anche se il nesso tra inflammasoma NLRP3 e pericardite acute o ricorrente non è ben stabilito. Fino a poco fa, infatti, non esisteva, una diretta dimostrazione della presenza dell’inflammasoma NLRP3 nel pericardio nei casi di pericardite acuta.

Recentemente, sul JACC: Basic To Translational Science, è stato pubblicato lo studio originale intitolato: “The Role of NLRP3 Inflammasome in Pericarditis: Potential for Therapeutic Approaches” che contribuisce alla comprensione della patogenesi e fisiopatologia della pericardite acuta e fornito un’importante innovazione in termini di potenziale terapia farmacologica.

Ipotesi dello studio 
L’ipotesi dello studio è che la formazione dell’inflammasoma NLRP3 nelle cellule mesoteliali del pericardio sia sufficiente per ricreare la pericardite acuta e che l’inibizione dell’inflammasoma NLRP3 possa essere un trattamento per la pericardite acuta.

Disegno dello studio 

1. identificare la presenza di NLRP3 inflammasoma in campioni umani di pericardite acuta:
   • Sono stati analizzati campioni bioptici da pazienti con riattivazione di pericardite cronica con evoluzione costrittiva che andavano incontro a pericardiectomia. I campioni bioptici di pericardio da pazienti deceduti per cause non correlate a malattia pericardiche sono stati usati come controllo.
2. sviluppare un modello animale di pericardite acuta secondario all’attivazione di NLRP3 inflammasoma:
   • In anestesia generale, 1 mg di zymosan A (noto induttore dell’attivazione di NLRP3 inflammasoma attraverso il toll-like receptor 2) disciolto in 50 μL di soluzione fisiologica è stato iniettato nel sacco pericardico di topi. Una procedura sham è stata eseguita iniettando soluzione fisiologica come controllo.
3. valutare se l’inibizione di NLRP3 inflammasoma o IL-1 possa risultare efficace come trattamento della pericardite:
   • Nell’ottica di verificare l’effetto delle comuni terapie farmacologiche per la pericardite sull’attivazione dell’inflammasoma NLRP3, 6 diversi farmaci sono stati somministrati ai topi in cui si è indotta farmacologicamente la pericardite: 1) ibuprofene (100 mg/kg/die); 2) colchicina (100 mg/kg/die); 3) inibitore specifico di NLRP3 inflammasoma 16673-34-0 (100 mg/kg/die); 4) anakinra, un antagonista ricombinante umano del recettore dell’IL-1 (100 mg/kg due volte al giorno); 5) forma ricombinante murina di IL-1 trap – equivalente di rilonacept – (1, 5, e 30 mg/kg/die ogni 48 ore) che blocca sia IL-1α, che IL-1β; 6) soluzione fisiologica (come controllo).

Risultati principali

1. Espressione di NLRP3 inflammasoma nei pazienti con pericardite (Figura 2): 
   • L’espressione di NLRP3 inflammasoma è stata identificata in tutti i campioni bioptici di pazienti con pericardite acuta che facevano esperienza di riacutizzazione. In particolare, si è vista una up-regolazione delle proteine NLRP3 e caspasi-1 (pannello A e B) e la presenza di aggregati di ASC (pannello C) molto più intensa rispetto ai controlli.

Figura 2: Up-regolazione dei componenti di NLRP3 Inflammasoma nei campioni bioptici di pericardite 
Mauro AG, Bonaventura A, Vecchié A, et al. The Role of NLRP3 Inflammasome in Pericarditis: Potential for Therapeutic Approaches. JACC Basic Transl Sci. 2021;6(2):137-150. Published 2021 Feb 22. doi:10.1016/j.jacbts.2020.11.016

2. Induzione della pericardite acuta nei topi con zymosan A (Figura 3): 
   • I topi trattati con zymosan A hanno sviluppato le caratteristiche della pericardite acuta, in particolare versamento pericardico (pannello A), ispessimento pericardico (pannello B) ed aumentata espressione di ASC (pannello C) rispetto ai topi trattati con procedura sham.

Figura 3: Valutazione della pericardite nel topo
Mauro AG, Bonaventura A, Vecchié A, et al. The Role of NLRP3 Inflammasome in Pericarditis: Potential for Therapeutic Approaches. JACC Basic Transl Sci. 2021;6(2):137-150. Published 2021 Feb 22. doi:10.1016/j.jacbts.2020.11.016

3. Effetto dei diversi approcci farmacologici nel trattamento della pericardite acuta:
   • Ibuprofene: ibuprofene riduceva il versamento pericardico del 42% (p< 0.05 in confronto al controllo [sol. fisiologica]) ma non preveniva l’ispessimento pericardico e l’espressione di ASC
   • NLRP3 inibitore 16673-34-0 (Figura 4): riduceva il versamento pericardico del 46%, l’ispessimento pericardico del 32% e l’aggregazione di ASC del 78% (p< 0.05 in confronto al controllo [sol. fisiologica])
   • Colchicina (Figura 4): riduceva il versamento pericardico del 28% e l’aggregazione di ASC del 93% ma non preveniva l’ispessimento pericardico (p< 0.05 in confronto al controllo [sol. fisiologica])

Figure 4: Inibizione di NLRP3 inflammasoma nei topi con pericardite 
Mauro AG, Bonaventura A, Vecchié A, et al. The Role of NLRP3 Inflammasome in Pericarditis: Potential for Therapeutic Approaches. JACC Basic Transl Sci. 2021;6(2):137-150. Published 2021 Feb 22. doi:10.1016/j.jacbts.2020.11.016

• Anakinra (Figura 5): riduceva il versamento pericardico del 13%, l’ispessimento pericardico del 20% e l’aggregazione di ASC del 75% (tutte le p< 0.05 in confronto al controllo [sol. fisiologica])
• IL-1 trap (Figura 5): riduceva il versamento pericardico del 43%, 35%, 33%, l’ispessimento pericardico del 36%, 42%, 44%, e l’aggregazione di ASC del 85%, 69%, 96% (rispettivamente per 1 mg/kg, 5 mg/kg, e 30 mg/kg) (tutte le p< 0.05 in confronto al controllo [sol. fisiologica])

Figura 5: Inibizione di IL-1 nei topi con pericardite 
Mauro AG, Bonaventura A, Vecchié A, et al. The Role of NLRP3 Inflammasome in Pericarditis: Potential for Therapeutic Approaches. JACC Basic Transl Sci. 2021;6(2):137-150. Published 2021 Feb 22. doi:10.1016/j.jacbts.2020.11.016

Interpretazione
In questo studio si documenta per la prima volta il ruolo chiave dell’inflammasoma NLRP3 nella pericardite acuta. In particolare, è stata dimostrata l’aumentata attivazione dell’inflammasoma NLRP3 nel pericardio infiammato rispetto a controlli con pericardio non interessato da infiammazione. Inoltre, l’instillazione di zymosan A, un induttore dell’attivazione dell’inflammasoma NLRP3, riproduce il fenotipo della pericardite acuta nel modello murino attraverso un meccanismo inflammasoma NLRP3-dipendente, che risulta essere responsivo a farmaci che inibiscono il pathway inflammasoma NLRP3 e IL-1 (colchicina, NLRP3 inibitore 16673-34-0, anakinra e IL-1 trap).

I farmaci antinfiammatori non steroidei sono comunemente usati in prima linea per il trattamento della pericardite acuta ma nonostante la loro efficacia nel controllare i sintomi, non modificano il decorso della malattia e sono associati ad un elevato tasso di ricorrenza di malattia dopo l’interruzione del trattamento. Infatti, in questo studio, gli autori dimostrano come l’ibuprofene (un farmaco antinfiammatorio non steroiodeo) riduca il versamento pericardico ma non prevenga la formazione dell’inflammasoma e l’ispessimento pericardico.  Tutti i farmaci con azione bloccante l’inflammasoma e IL-1 (inibitore di NLRP3, anakinra e IL-1 trap) hanno invece dimostrato di migliorare in maniera significativa le alterazioni pericardiche, supportando fortemente l’ipotesi che l’inflammasoma NLRP3 contribuisca in maniera sostanziale alla fisiopatologia della pericardite acuta e può pertanto rappresentare un valido approccio terapeutico. A testimonianza di questo, il recente RHAPSODY trial (N Engl J Med. 2021 Jan 7;384(1):31-41) ha dimostrato che il rilonacept, un IL-1 trap (analogo a quella utilizzata in questo studio), porta a rapida risoluzione degli episodi di pericardite ricorrente e ad una marcata riduzione del rischio di recidiva rispetto al placebo. In virtù di questi risultati, è stato il primo farmaco approvato da FDA in USA per il trattamento della pericardite ricorrente.

Questo studio apre la nuova frontiera dell’inibizione dell’inflammasoma NLRP3 come target terapeutico per il trattamento della pericardite acuta. Ulteriori studi su questo argomento sono necessari per dimostrare questa ipotesi e sviluppare nuove strategie terapeutiche.

Bibliografia

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