ARNI jako potencjalna terapia w zatruciu paraquatem – nowe perspektywy

Jakie ryzyko niesie zatrucie paraquatem?

Zatrucie paraquatem (PQ), jednym z najbardziej toksycznych herbicydów, stanowi poważny problem zdrowotny, zwłaszcza w krajach rozwijających się. Narażenie na tę substancję może prowadzić do niewydolności wielonarządowej i śmierci, przy czym płuca są głównym narządem docelowym. PQ gromadzi się w komórkach pęcherzyków płucnych typu I i II oraz komórkach Clara, osiągając stężenia 6-8 razy wyższe niż we krwi, co prowadzi do obrzęku płuc, stanu zapalnego, włóknienia i krwawienia.

Obecnie nie istnieje specyficzna terapia przeciwko zatruciu paraquatem, a dostępne metody leczenia opierają się głównie na opiece wspomagającej, w tym stosowaniu leków przeciwzapalnych i przeciwutleniających. Mimo tych interwencji śmiertelność wciąż przekracza 50%, co podkreśla pilną potrzebę opracowania nowych strategii terapeutycznych.

Choć dokładny mechanizm toksyczności PQ nie jest w pełni poznany, uważa się, że stres oksydacyjny jest główną przyczyną uszkodzeń narządów. PQ wchodząc do komórek, uczestniczy w cyklach redoks, prowadząc do tworzenia anionorodnika ponadtlenkowego i nadprodukcji reaktywnych form tlenu (ROS). Te procesy aktywują odpowiedzi zapalne i powodują dysfunkcję mitochondriów.

Czy ARNI łagodzi stres oksydacyjny i stany zapalne?

Receptory Toll-podobne (TLR), zwłaszcza TLR4, odgrywają kluczową rolę w rozpoznawaniu wzorców molekularnych związanych z uszkodzeniami (DAMP) uwalnianych w wyniku działania PQ. Z kolei szlak sygnałowy fosfatydyloinozytolo-3-kinazy (PI3K)/kinazy białkowej B (AKT) jest istotny w różnicowaniu komórkowym, proliferacji i procesach przeciwzapalnych. Badania potwierdziły, że aktywacja tego szlaku może przyczyniać się do włóknienia płuc i patogenezy zapalnej zatrucia PQ.

Sakubitril (inhibitor neprylizyny) i walsartan (bloker receptora angiotensyny) tworzą razem inhibitor receptora angiotensyny i neprylizyny (ARNI), który początkowo stosowano w leczeniu niewydolności serca. ARNI wykazał skuteczność w łagodzeniu uszkodzeń oksydacyjnych i stanów zapalnych w różnych modelach chorobowych, w tym we wczesnej nefropatii cukrzycowej czy kardiotoksyczności związanej z metotreksatem.

“Wykazano, że ARNI zapobiega ostremu uszkodzeniu płuc u myszy z podwiązaniem i nakłuciem kątnicy poprzez hamowanie pyroptozy makrofagów” – piszą autorzy badania. ARNI skutecznie łagodził również stan zapalny i włóknienie płuc wywołane cyklofosfamidem poprzez hamowanie szlaków sygnałowych NF-κB i MAPK.

Ze względu na udokumentowane właściwości przeciwutleniające i przeciwzapalne ARNI, badacze postawili hipotezę, że związek ten może łagodzić stres oksydacyjny i stan zapalny związany z uszkodzeniem płuc wywołanym przez PQ u szczurów.

W badaniu wykorzystano szczury Wistar, które podzielono na pięć grup: grupę kontrolną, grupę otrzymującą tylko ARNI, grupę otrzymującą tylko PQ oraz dwie grupy otrzymujące różne dawki ARNI (34 mg/kg i 68 mg/kg) wraz z PQ. ARNI podawano doustnie przez 14 dni, a PQ w pojedynczej dawce dootrzewnowej (10 mg/kg) w siódmym dniu badania.

Wyniki histopatologiczne wykazały, że PQ powodował rozszerzenie przegród międzypęcherzykowych przez liczne agregaty komórek jednojądrzastych, limfocytów, makrofagów i fibroblastów. Natomiast w grupach leczonych ARNI obserwowano znacznie mniejsze uszkodzenia pęcherzyków płucnych i mniejsze pogrubienie przegród międzypęcherzykowych, szczególnie przy wyższej dawce ARNI (68 mg/kg).

Analiza biomarkerów stresu oksydacyjnego wykazała, że PQ znacząco zmniejszał poziom zredukowanego glutationu (GSH) i całkowitej zdolności antyoksydacyjnej (TAC) w tkance płucnej, podczas gdy leczenie ARNI przywracało te parametry do poziomów zbliżonych do normalnych. Jednocześnie PQ zwiększał poziomy malondialdehydu (MDA) i indukowalnej syntazy tlenku azotu (iNOS), które są markerami stresu oksydacyjnego, a ARNI skutecznie obniżał te parametry.

Jakie są kliniczne perspektywy stosowania ARNI?

Czy mechanizm ochronny ARNI opiera się na regulacji czynników transkrypcyjnych związanych z odpowiedzią antyoksydacyjną? Badanie wykazało, że PQ obniżał poziom czynnika jądrowego erytroidalnego 2 (Nrf2), kluczowego regulatora odpowiedzi antyoksydacyjnej, podczas gdy ARNI zwiększał jego ekspresję. Jednocześnie PQ podwyższał poziom TLR4, a ARNI obniżał jego ekspresję, co sugeruje hamowanie szlaku zapalnego.

Analiza szlaku sygnałowego PI3K/AKT wykazała, że PQ znacząco zwiększał poziomy PI3K i fosforylowanego AKT (p-AKT) w tkance płucnej, podczas gdy ARNI zmniejszał ich ekspresję w sposób zależny od dawki. Podobnie, PQ zwiększał poziomy NF-κB p65 (P-ser536), TNFα i IL-1β, które są kluczowymi mediatorami stanu zapalnego, a ARNI skutecznie obniżał ich poziomy.

“Nadmierne wolne rodniki są wytwarzane w cyklu redoks PQ, a te wolne rodniki mają zdolność wyciągania wodoru z wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, prowadząc do peroksydacji lipidów, która jest uważana za najważniejszy wczesny etap w patofizjologicznym procesie uszkodzenia narządów wywołanego przez PQ” – wyjaśniają autorzy.

Wcześniejsze badania wykazały, że losartan, antagonista receptora angiotensyny II typu 1, miał korzystny wpływ na leczenie włóknienia płuc wywołanego przez PQ. Ponadto wykazano, że PQ zwiększał ekspresję mRNA i białka angiotensyny II oraz kolagenu typu I, a także chymazy, która przekształca angiotensynę I w angiotensynę II, co jest ściśle związane z włóknieniem płuc.

Jakie znaczenie mają te wyniki dla praktyki klinicznej? ARNI, który jest już stosowany w leczeniu niewydolności serca, może potencjalnie znaleźć zastosowanie w leczeniu ostrego uszkodzenia płuc wywołanego przez PQ. Badania na ludziach wykazały, że ARNI jest skuteczniejszy niż inhibitory ACE w zmniejszaniu ryzyka zgonu z przyczyn sercowo-naczyniowych lub hospitalizacji z powodu niewydolności serca. ARNI może również poprawiać funkcję prawej komory i nadciśnienie płucne u pacjentów z niewydolnością serca i zmniejszoną frakcją wyrzutową.

Mechanizm działania ARNI w łagodzeniu uszkodzeń płuc wywołanych przez PQ obejmuje kilka szlaków. ARNI zwiększa poziom Nrf2, czynnika transkrypcyjnego kontrolującego transkrypcję systemów antyoksydacyjnych i regulację enzymów detoksykacyjnych. Nrf2 może detoksykować ROS, regenerować NADPH i chronić przed peroksydacją lipidów, wyczerpaniem GSH i dysfunkcją mitochondriów.

ARNI zmniejsza również ekspresję TLR4, receptora zaangażowanego w transdukcję sygnału stresu oksydacyjnego. TLR4 aktywuje NF-κB i geny zapalne związane z NF-κB, a także stymuluje degradację Keap1 i translokację Nrf2 do jądra. Z kolei aktywacja Nrf2 może zmniejszyć odpowiedzi zapalne mediowane przez TLR.

ARNI moduluje również szlak PI3K/AKT, który jest zaangażowany w różne procesy komórkowe, takie jak przeżycie komórek, wzrost, proliferacja i metabolizm. Fosforylacja PI3K prowadzi do fosforylacji AKT, która aktywuje ekspresję szeregu cząsteczek, w tym NF-κB, poprzez zwiększenie transkrypcji i translokacji NF-κB.

Czy istnieją ograniczenia tego badania, które należy wziąć pod uwagę przy interpretacji wyników? Autorzy przyznają, że nie przeprowadzili liczenia komórek w płynie z płukania oskrzelowo-pęcherzykowego ani inwazyjnej oceny szlaków molekularnych zaangażowanych w stres oksydacyjny. Ponadto, choć dane wykazały, że leczenie ARNI miało potencjalny wpływ na uszkodzenie płuc wywołane przez PQ u szczurów, wpływ leczenia ARNI na uszkodzenie różnych narządów wywołane przez PQ wymaga dalszych badań.

Podsumowując, badanie in vivo wykazało, że ARNI może zmniejszać stres oksydacyjny i stan zapalny wywołany przez PQ w płucach szczurów poprzez szlak PI3K/AKT/NF-κB mediowany przez TLR4. Wyniki te sugerują, że ARNI może być potencjalnym kandydatem do leczenia ostrego uszkodzenia płuc wywołanego przez PQ. Jednak konieczne są dalsze badania, aby potwierdzić ochronny wpływ ARNI na płuca w warunkach klinicznych i zbadać dodatkowe szlaki molekularne, aby zapewnić dodatkowy wgląd w funkcjonalne role ARNI podczas leczenia ostrego uszkodzenia płuc.

Podsumowanie

Badania wykazały, że ARNI (połączenie sakubitrilu i walsartanu) może skutecznie chronić przed uszkodzeniami płuc wywołanymi przez paraquat, jeden z najbardziej toksycznych herbicydów. Mechanizm działania ARNI polega na zmniejszaniu stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego poprzez regulację szlaku PI3K/AKT/NF-κB mediowanego przez TLR4. W badaniach na szczurach ARNI przywracał poziomy biomarkerów stresu oksydacyjnego do wartości prawidłowych i zmniejszał uszkodzenia pęcherzyków płucnych. ARNI zwiększał również ekspresję czynnika Nrf2, kluczowego regulatora odpowiedzi antyoksydacyjnej, jednocześnie hamując ekspresję mediatorów stanu zapalnego. Wyniki sugerują potencjalne zastosowanie ARNI w leczeniu zatruć paraquatem, jednak konieczne są dalsze badania kliniczne potwierdzające skuteczność tej terapii u ludzi.