Nowa strategia ochrony wątroby podczas terapii metotreksatem

Czy MTX to wyzwanie dla wątroby?

Metotreksat (MTX) jest szeroko stosowanym lekiem w terapii nowotworów oraz chorób autoimmunologicznych, takich jak łuszczyca, reumatoidalne zapalenie stawów i nieswoiste zapalenia jelit. Mimo swojej skuteczności terapeutycznej, MTX wykazuje istotne działanie hepatotoksyczne, które ogranicza jego zastosowanie kliniczne. Mechanizm hepatotoksyczności MTX obejmuje zwiększoną produkcję reaktywnych form tlenu (ROS), zaburzenie równowagi redoks, aktywację szlaków prozapalnych oraz indukcję apoptozy w komórkach wątroby. Naukowcy poszukują skutecznych strategii ochrony wątroby podczas terapii MTX, które mogłyby zminimalizować jego działania niepożądane przy zachowaniu efektu terapeutycznego.

Nowe badanie przeprowadzone na szczurach laboratoryjnych wykazało, że esomeprazol (ESOM) – inhibitor pompy protonowej oraz kanagliflozyna (CANA) – inhibitor kotransportera sodowo-glukozowego 2 (SGLT2), mogą skutecznie chronić przed uszkodzeniami wątroby wywołanymi przez MTX. Mechanizm ochronny tych leków opiera się na aktywacji kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK), która pełni kluczową rolę w regulacji metabolizmu komórkowego, homeostazy energetycznej oraz ochronie przed stresem oksydacyjnym. AMPK działa jako centralny regulator, wpływając na szereg szlaków sygnałowych zaangażowanych w procesy zapalne, stres oksydacyjny i apoptozę.

Czy innowacyjne podejście ochronne działa?

W badaniu szczury zostały podzielone na pięć grup: grupę kontrolną, grupę otrzymującą MTX (20 mg/kg, i.p.) oraz grupy pretraktowane ESOM (30 mg/kg), CANA (30 mg/kg) lub kombinacją obu leków przed podaniem MTX. Leki podawano przez 8 dni przed i 1 dzień po podaniu MTX, a zwierzęta uśmiercono 11. dnia eksperymentu. Analizy biochemiczne wykazały, że podanie MTX powodowało znaczący wzrost aktywności enzymów wątrobowych (AST i ALT) w surowicy, co wskazuje na uszkodzenie hepatocytów. Pretraktowanie zwierząt za pomocą ESOM lub CANA istotnie zmniejszało te parametry, przy czym najsilniejszy efekt ochronny obserwowano w grupie otrzymującej kombinację obu leków.

Badanie histopatologiczne wątroby potwierdziło hepatotoksyczne działanie MTX, manifestujące się zaburzeniami struktury zrazikowej, degradacją jądrową, martwicą, stłuszczeniem, kariolizą oraz kondensacją chromatyny. Obserwowano również rozszerzenie i przekrwienie żyły wrotnej oraz centralnej, a także infiltrację komórek zapalnych. Pretraktowanie za pomocą ESOM i CANA znacząco poprawiało obraz histologiczny wątroby, z najlepszymi wynikami w grupie otrzymującej kombinację obu leków, gdzie zaobserwowano minimalne zmiany degeneracyjne hepatocytów oraz prawidłowy układ beleczek wątrobowych, sinusoid i komórek Kupffera.

Jak aktywacja AMPK wpływa na biomolekularną ochronę?

Na poziomie molekularnym, MTX powodował obniżenie ekspresji genu AMPK w tkance wątrobowej o 0,55 razy w porównaniu do grupy kontrolnej. ESOM i CANA odwracały ten efekt, prowadząc do zwiększenia ekspresji AMPK odpowiednio o 0,37 i 0,48 razy w stosunku do grupy MTX, przy czym efekt był najsilniejszy w grupie otrzymującej kombinację obu leków (wzrost o 0,93 razy). Aktywacja AMPK wiązała się z modulacją kilku kluczowych szlaków sygnałowych zaangażowanych w procesy zapalne i stres oksydacyjny.

Czy zahamowanie szlaków prozapalnych łagodzi uszkodzenia?

Podanie MTX aktywowało szlak MAPK/NF-κB, co przejawiało się zwiększoną ekspresją białek p-p38MAPK, p-JNK, p-ERK1 oraz NF-κB p65 odpowiednio o 2,56, 1,9, 2,46 i 5,23 razy w porównaniu do grupy kontrolnej. Pretraktowanie za pomocą ESOM i CANA hamowało aktywację tego szlaku, zmniejszając ekspresję wymienionych białek. Kombinacja ESOM i CANA wykazywała najsilniejszy efekt, obniżając poziomy p-p38MAPK, p-JNK, p-ERK1 i NF-κB p65 odpowiednio o 0,59, 0,44, 0,46 i 0,63 razy w porównaniu do grupy MTX. Podobnie, MTX aktywował szlak JAK1/STAT3, zwiększając ekspresję białek p-JAK1 i p-STAT3 odpowiednio o 2,11 i 2,76 razy. ESOM i CANA hamowały aktywację tego szlaku, a ich kombinacja wykazywała najsilniejszy efekt, obniżając poziomy p-JAK1 i p-STAT3 odpowiednio o 0,56 i 0,58 razy.

Aktywacja szlaków MAPK/NF-κB i JAK1/STAT3 przez MTX prowadziła do zwiększonej ekspresji genów kodujących cytokiny prozapalne. Poziomy mRNA dla IL-1β, IL-6 i TNF-α wzrosły odpowiednio o 1,15, 3,27 i 3,56 razy w porównaniu do grupy kontrolnej. Pretraktowanie za pomocą ESOM i CANA zmniejszało ekspresję tych cytokin, a ich kombinacja wykazywała najsilniejszy efekt, obniżając poziomy mRNA dla IL-1β, IL-6 i TNF-α odpowiednio o 0,35, 0,48 i 0,58 razy w porównaniu do grupy MTX.

Jak radzić sobie ze stresem oksydacyjnym?

MTX indukował również stres oksydacyjny, co przejawiało się zwiększonym poziomem markerów stresu oksydacyjnego (MDA, MPO, iNOS) odpowiednio o 4,45, 4,68 i 4,48 razy oraz obniżonym poziomem czynników antyoksydacyjnych (GSH, Nrf2, HO-1) odpowiednio o 0,79, 0,81 i 0,50 razy w porównaniu do grupy kontrolnej. ESOM i CANA odwracały te zmiany, aktywując szlak Nrf2/HO-1, który jest głównym mechanizmem obronnym komórki przeciwko stresowi oksydacyjnemu. Kombinacja ESOM i CANA wykazywała najsilniejszy efekt, obniżając poziomy MDA, MPO i iNOS odpowiednio o 0,65, 0,63 i 0,53 razy oraz zwiększając poziomy GSH, Nrf2 i ekspresję mRNA dla HO-1 odpowiednio o 2,88, 2,66 i 0,76 razy w porównaniu do grupy MTX.

Czy aktywacja szlaku PI3K/Akt przeciwdziała apoptozie?

Ponadto, MTX hamował szlak PI3K/Akt, który odgrywa kluczową rolę w regulacji przeżycia komórek i apoptozy. Ekspresja genów PI3K i Akt była obniżona odpowiednio o 0,62 i 0,59 razy w porównaniu do grupy kontrolnej. Hamowanie tego szlaku wiązało się ze zwiększoną ekspresją białek proapoptotycznych – p53 i kaspazy-3 (wzrost odpowiednio o 3,42 i 4,94 razy) oraz zwiększoną ekspresją białka kaspazy-9 (wzrost o 6,54 razy). ESOM i CANA aktywowały szlak PI3K/Akt, zwiększając ekspresję genów PI3K i Akt, co prowadziło do zmniejszenia ekspresji białek proapoptotycznych. Kombinacja ESOM i CANA wykazywała najsilniejszy efekt, zwiększając ekspresję genów PI3K i Akt odpowiednio o 1,27 i 1,02 razy oraz zmniejszając poziomy p53, kaspazy-3 i ekspresję białka kaspazy-9 odpowiednio o 0,52, 0,53 i 0,67 razy w porównaniu do grupy MTX.

Czy wyniki badań otwierają nowe perspektywy terapeutyczne?

Wyniki badania sugerują, że ESOM i CANA mogą stanowić potencjalną strategię ochrony wątroby podczas terapii MTX. Ich działanie ochronne opiera się na aktywacji AMPK, która z kolei moduluje szereg szlaków sygnałowych zaangażowanych w procesy zapalne, stres oksydacyjny i apoptozę. Kombinacja ESOM i CANA wykazywała synergistyczne działanie ochronne, co sugeruje, że podejście wielokierunkowe, celujące w różne mechanizmy hepatotoksyczności MTX, może być bardziej skuteczne niż monoterapia.

Należy jednak zauważyć, że badanie ma pewne ograniczenia, takie jak brak analizy zależności dawka-odpowiedź dla kombinacji ESOM i CANA oraz brak oceny wpływu tych leków na przeciwnowotworową skuteczność MTX. Dlatego też, przed zastosowaniem klinicznym, konieczne są dalsze badania, które potwierdzą skuteczność i bezpieczeństwo tej strategii u ludzi.

Podsumowując, badanie dostarcza cennych informacji na temat mechanizmów hepatotoksyczności MTX oraz potencjalnych strategii ochronnych. ESOM i CANA, poprzez aktywację AMPK i modulację kluczowych szlaków sygnałowych (MAPK/NF-κB, JAK1/STAT3, PI3K/Akt, Nrf2/HO-1), mogą skutecznie chronić wątrobę przed uszkodzeniem wywołanym przez MTX. Wyniki te mogą przyczynić się do opracowania nowych strategii terapeutycznych, które poprawią bezpieczeństwo i tolerancję leczenia MTX u pacjentów z nowotworami i chorobami autoimmunologicznymi.

Podsumowanie

Przeprowadzone badanie na szczurach laboratoryjnych wykazało, że kombinacja esomeprazolu (ESOM) i kanagliflozyny (CANA) może skutecznie chronić wątrobę przed toksycznym działaniem metotreksatu (MTX). Mechanizm ochronny opiera się na aktywacji kinazy AMPK, która reguluje kluczowe szlaki komórkowe. Pretraktowanie zwierząt kombinacją ESOM i CANA znacząco zmniejszyło uszkodzenia wątroby wywołane przez MTX, co potwierdziły zarówno badania biochemiczne, jak i histopatologiczne. Na poziomie molekularnym, kombinacja leków hamowała szlaki prozapalne (MAPK/NF-κB, JAK1/STAT3), redukowała stres oksydacyjny poprzez aktywację szlaku Nrf2/HO-1 oraz przeciwdziałała apoptozie poprzez modulację szlaku PI3K/Akt. Wyniki sugerują potencjalne zastosowanie tej kombinacji jako strategii ochronnej podczas terapii MTX, jednak konieczne są dalsze badania kliniczne potwierdzające skuteczność i bezpieczeństwo tej metody u ludzi.