Esomeprazol w leczeniu ostrego zapalenia trzustki – wyniki badań na szczurach

Metodyka badania naukowego

Przeprowadzono eksperymentalne badanie na modelu zwierzęcym, w którym indukowano ostre zapalenie trzustki u szczurów za pomocą ceruleiny. Badanie zostało zaprojektowane jako prospektywne badanie interwencyjne z randomizacją na trzy grupy: kontrolną, grupę z indukowanym zapaleniem trzustki (PCT) oraz grupę otrzymującą esomeprazol po indukcji zapalenia trzustki (ESM). Badanie zostało zatwierdzone przez Instytucjonalną Komisję Etyki ds. Zwierząt Doświadczalnych (numer decyzji: 46, data decyzji: 24 grudnia 2020 r.).

Kto był badany?

W badaniu wykorzystano 24 samce szczurów Wistar-Albino o masie 220-280 g, które losowo podzielono na 3 grupy po 8 osobników: grupa kontrolna (otrzymująca 2 ml 0,9% roztworu NaCl dootrzewnowo), grupa PCT (z indukowanym zapaleniem trzustki, a następnie podaniem 2 ml 0,9% roztworu soli fizjologicznej dootrzewnowo) oraz grupa ESM (z indukowanym zapaleniem trzustki, a następnie podaniem 10 mg esomeprazolu dootrzewnowo). Ostre zapalenie trzustki wywoływano poprzez dootrzewnowe wstrzyknięcie ceruleiny w dawce 50 μg/kg/h rozcieńczonej w 0,5 ml soli fizjologicznej, czterokrotnie w jednogodzinnych odstępach.

Opis badania

Celem badania było zbadanie terapeutycznego wpływu esomeprazolu na uszkodzoną tkankę trzustki oraz wtórnie uszkodzoną tkankę płucną w modelu ostrego zapalenia trzustki wywołanego ceruleiną u szczurów. Esomeprazol, będący inhibitorem pompy protonowej, jest S-izomerem omeprazolu i jest stosowany w leczeniu choroby refluksowej przełyku, wrzodów trawiennych i innych stanów związanych z nadmiernym wydzielaniem kwasu żołądkowego. Wcześniejsze badania wykazały, że esomeprazol posiada właściwości przeciwzapalne, antyoksydacyjne, antyfibrotyczne i antyproliferacyjne w różnych stanach chorobowych, w tym w sepsie, ostrym uszkodzeniu płuc i włóknieniu płuc.

Dwanaście godzin po indukcji ostrego zapalenia trzustki, szczurom z grupy ESM podano dootrzewnowo pojedynczą dawkę 10 mg esomeprazolu, natomiast szczurom z grupy PCT podano 2 ml roztworu soli fizjologicznej. Kolejne 12 godzin później (czyli 24 godziny po ostatnim wstrzyknięciu ceruleiny) pobrano próbki tkanek trzustki i płuc oraz krwi do analiz biochemicznych i histopatologicznych. Po pobraniu próbek szczury uśmiercono przez dyslokację kręgów szyjnych.

Ocena histopatologiczna obejmowała badanie obrzęku, zapalenia, wakuolizacji i martwicy w tkance trzustki oraz obrzęku pęcherzykowego, rozszerzenia pęcherzyków, grubości ścian pęcherzyków i nacieku PMNL w tkance płucnej. Tkanki utrwalono w 10% formalinie, zatopiono w bloczkach parafinowych, a następnie skrawki barwiono hematoksyliną i eozyną (H&E) i badano pod mikroskopem świetlnym. Zmiany oceniano w skali 0-4 punktów (0 = brak, 1 = minimalne, 2 = łagodne, 3 = umiarkowane, 4 = ciężkie).

Analizy biochemiczne obejmowały pomiar poziomów streptolizyny-O (SLO), mieloperoksydazy (MPO) i tlenku azotu (NO) w homogenatach tkanek trzustki i płuc, a także interleukiny-1β (IL-1β), czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-α), białka zapalnego makrofagów-2 (MIP-2), cząsteczki adhezji międzykomórkowej-1 (ICAM-1), amylazy i lipazy w surowicy. Tlenek azotu z iNOS jest ważnym czynnikiem leżącym u podstaw ogólnoustrojowych i lokalnych zaburzeń hemodynamicznych oraz oksydacyjnego uszkodzenia tkanek związanego z ostrym zapaleniem trzustki. Aktywność MPO w trzustce, płucach i innych tkankach jest wykorzystywana jako marker sekwestracji neutrofilów. TNF-α i IL-1β są głównymi cytokinami prozapalnymi produkowanymi przez makrofagi, których wzrost w ostrym zapaleniu trzustki i ostrym uszkodzeniu płuc koreluje z nasileniem stanu zapalnego. MIP-2 jest wydzielany przez monocyty i neutrofile i odpowiada za chemotaksję w stanie zapalnym, a ICAM-1 jest białkiem transbłonowym umożliwiającym neutrofilom przyleganie do powierzchni śródbłonka.

Wyniki

Badanie histopatologiczne wykazało, że obrzęk, wakuolizacja, martwica i zapalenie w tkance trzustki były istotnie wyższe w grupie PCT w porównaniu z grupą kontrolną i grupą ESM. Podanie esomeprazolu znacząco zmniejszyło indukowany zapaleniem trzustki obrzęk, wakuolizację i martwicę trzustki, jednak jego wpływ na zapalenie nie był statystycznie istotny. Ponadto, obrzęk pęcherzykowy, rozszerzenie pęcherzyków, naciek PMNL i grubość ścian pęcherzyków w płucach były znacząco zmniejszone po podaniu esomeprazolu.

Analiza statystyczna wykazała, że wyniki oceny histopatologicznej, w tym obrzęk trzustki (X² = 19,413, p < 0,001), zapalenie (X² = 18,688, p < 0,001), wakuolizacja (X² = 21,445, p < 0,001) i martwica (X² = 19,413, p < 0,001) różniły się istotnie między grupami. Porównania parami wykazały, że poziomy obrzęku, wakuolizacji i martwicy w tkance trzustki różniły się między wszystkimi grupami, natomiast poziom zapalenia różnił się istotnie między grupą kontrolną a grupą PCT oraz między grupą kontrolną a grupą ESM, ale nie między grupą PCT a grupą ESM.

Podobnie, w tkance płucnej, obrzęk pęcherzykowy (X² = 20,034, p < 0,001), rozszerzenie pęcherzyków (X² = 19,642, p < 0,001), grubość ścian pęcherzyków (X² = 20,236, p < 0,001) i naciek PMNL (X² = 21,018, p < 0,001) różniły się istotnie między wszystkimi grupami.

Wyniki analiz biochemicznych wykazały, że poziomy streptolizyny-O w trzustce (F = 24,516, p < 0,001) i płucach (F = 24,886, p < 0,001) różniły się między grupami. Poziomy MPO mierzone w tkance płucnej również różniły się między grupami (F = 4,008, p = 0,034). Ponadto, poziomy NO w trzustce (F = 25,873, p < 0,001) i płucach (F = 25,144, p < 0,001) różniły się między grupami. Porównania parami wykazały, że poziomy streptolizyny-O i NO mierzone w tkankach trzustki i płuc różniły się między grupą kontrolną a grupą PCT oraz między grupą kontrolną a grupą ESM, ale nie różniły się między grupą PCT a grupą ESM.

Z kolei poziomy IL-1β (F = 40,137, p < 0,001), TNF-α (F = 40,132, p < 0,001), MIP-2 (X² = 19,245, p < 0,001), ICAM-1 (F = 14,312, p < 0,001), amylazy (F = 30,333, p < 0,001) i lipazy (X² = 16,141, p < 0,001) różniły się między grupami. Porównania parami wykazały, że poziomy ICAM-1 i lipazy mierzone w surowicy różniły się między grupą kontrolną a grupą PCT oraz między grupą kontrolną a grupą ESM, ale nie między grupą PCT a grupą ESM. Natomiast poziomy IL-1β, TNF-α, MIP-2 i amylazy różniły się między wszystkimi trzema grupami.

Parametr	Grupa kontrolna	Grupa PCT	Grupa ESM
Obrzęk trzustki (skala 0-4)	0	3-4	1-2
Wakuolizacja trzustki (skala 0-4)	0	3-4	1-2
Martwica trzustki (skala 0-4)	0	3-4	1-2
Obrzęk pęcherzykowy płuc (skala 0-4)	0	3-4	1-2
IL-1β w surowicy (pg/ml)	Niski	Wysoki	Umiarkowany
TNF-α w surowicy (pg/ml)	Niski	Wysoki	Umiarkowany
MIP-2 w surowicy (pg/ml)	Niski	Wysoki	Niski
Amylaza w surowicy (U/L)	Niska	Wysoka	Umiarkowana

Wnioski

Badanie wykazało, że esomeprazol może mieć działanie terapeutyczne w ostrym zapaleniu trzustki i wtórnym uszkodzeniu płuc u szczurów. Esomeprazol zmniejszał uszkodzenia histopatologiczne zarówno w trzustce, jak i w płucach oraz obniżał poziomy kluczowych markerów zapalnych w surowicy, takich jak IL-1β, TNF-α i MIP-2. Wyniki sugerują, że mechanizm działania esomeprazolu w ostrym zapaleniu trzustki może być związany z jego właściwościami przeciwzapalnymi, w tym ze zmniejszeniem aktywacji makrofagów i redukcją uwalniania cytokin prozapalnych.

Frossard i wsp. donoszą, że uszkodzenie płuc następuje po zapaleniu trzustki, a stężenie MIP-2 w płucach osiąga szczyt 12 godzin przed stężeniem w trzustce, a stężenie MIP-2 w surowicy istotnie koreluje z powstawaniem przecieku płucnego. W literaturze sugeruje się również, że MIP-2 może być dobrym markerem rozwoju uszkodzenia płuc, a cząsteczka ta ma silne działanie aktywujące na neutrofile. W naszym badaniu wykazano, że poziomy MIP-2 w grupie PCT były znacznie wyższe niż u zdrowych szczurów, a poziomy MIP-2 w surowicy szczurów z grupy ESM były dość niskie i zbliżone do wartości zdrowych szczurów.

W stabilnych warunkach ICAM-1 jest stale wyrażana na niskim poziomie w komórkach śródbłonka i nabłonka lub na powierzchni komórek pęcherzykowych. Cząsteczka ta moduluje rozpoznawanie komórek, aktywację, proliferację, różnicowanie i ruchliwość, pomagając w stabilizacji wewnętrznego środowiska organizmu. Podczas zapalenia ICAM-1 odgrywa ważną rolę w patologicznych zdarzeniach związanych z reakcjami zapalnymi, w tym w ostrej niewydolności nerek i ostrym zapaleniu trzustki. W naszym badaniu zaobserwowaliśmy znaczny liczbowy spadek poziomu ICAM-1 po podaniu esomeprazolu, który zapewnia adhezję neutrofilów do powierzchni śródbłonka i jest zaangażowany w uszkodzenie płuc przez neutrofile; jednak spadek ten nie był statystycznie istotny.

Stres oksydacyjny rozwijający się we wczesnym stadium ostrego zapalenia trzustki może powodować uszkodzenia oksydacyjne w tkance trzustki poprzez prowadzenie do peroksydacji lipidów w komórkach pęcherzykowych trzustki i tworzenie dużych ilości reaktywnych form tlenu. W naszym badaniu, choć esomeprazol wykazywał działanie przeciwzapalne poprzez zmniejszenie reaktantów ostrej fazy, nie zmniejszał poziomu NO w surowicy, a zatem nie wykazywał działania antyoksydacyjnego.

Z drugiej strony, esomeprazol znacząco obniżył podwyższone poziomy amylazy w surowicy w ostrym zapaleniu trzustki, ale nie był statystycznie skuteczny w odniesieniu do poziomów lipazy w surowicy. Jednak analizując dane liczbowe, zaobserwowano, że esomeprazol również znacząco obniżył poziomy lipazy w surowicy.

Badanie ma jednak pewne ograniczenia. Po pierwsze, obejmowało ono wyniki uzyskane 24 godziny po indukcji ostrego zapalenia trzustki, więc nie zawiera danych dotyczących procesów podostrych i przewlekłych. Po drugie, w badaniu tym nie porównano efektów esomeprazolu w ostrym zapaleniu trzustki z efektami innych środków farmakologicznych. Wreszcie, ze względu na ograniczenia techniczne lub finansowe, nie uwzględniono dalszych metod analizy histopatologicznej (takich jak immunohistochemia, mikroskopia elektronowa) i biochemicznej (takie jak Western blot), które mogłyby szczegółowo ujawnić mechanizmy działania przeciwzapalnego, antyoksydacyjnego i możliwego działania antyapoptotycznego, antyferroptotycznego i antyautofagicznego esomeprazolu.

Wyniki tego badania sugerują, że esomeprazol mógłby być rozważany jako potencjalny lek w protokołach leczenia ostrego zapalenia trzustki i związanego z nim ostrego uszkodzenia płuc. Wyniki tego badania mogą stanowić podstawę do przyszłych badań nad nowymi protokołami leczenia z wykorzystaniem esomeprazolu w różnych dawkach i modelach eksperymentalnych.

Podsumowanie

Eksperymentalne badanie przeprowadzone na 24 szczurach Wistar-Albino wykazało terapeutyczny wpływ esomeprazolu na ostre zapalenie trzustki i wtórne uszkodzenie płuc. Zwierzęta podzielono na 3 grupy: kontrolną, z indukowanym zapaleniem trzustki (PCT) oraz otrzymującą esomeprazol (ESM). Podanie esomeprazolu znacząco zmniejszyło obrzęk, wakuolizację i martwicę trzustki oraz zmiany patologiczne w płucach. Lek skutecznie obniżył poziomy markerów zapalnych (IL-1β, TNF-α, MIP-2) oraz poziom amylazy w surowicy. Mechanizm działania esomeprazolu związany jest głównie z jego właściwościami przeciwzapalnymi. Wyniki sugerują potencjalne zastosowanie esomeprazolu w leczeniu ostrego zapalenia trzustki, jednak konieczne są dalsze badania uwzględniające różne dawki i modele eksperymentalne.

Bibliografia

Tandoğan Yusuf İskender, Aydin Oktay, Pehlivanli Faruk, Aydinuraz Kuzey, Daphan Çağatay Erden and Kaplan İlker. Therapeutic Effects of Esomeprazole on Pancreatic and Lung Injury in Acute Pancreatitis: An Experimental Study. Medicina 2025, 61(2), 343-351. DOI: https://doi.org/10.3390/medicina61020200.