Pentoksyfilina i mesalamina – nowa nadzieja w leczeniu wrzodziejącego zapalenia jelit

Czy PTX i mesalamina to nowa nadzieja w leczeniu UC?

Pentoksyfilina w połączeniu z mesalaminą wykazuje obiecujące działanie w leczeniu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego poprzez modulację kluczowych szlaków zapalnych – wyniki badania na modelu zwierzęcym sugerują potencjał terapeutyczny tej kombinacji.

Wrzodziejące zapalenie jelita grubego (UC) to przewlekła choroba zapalna charakteryzująca się destrukcją błony śluzowej okrężnicy i odbytnicy. Pacjenci cierpią z powodu bólu brzucha, krwawej biegunki, utraty masy ciała, gorączki, obecności ropy w kale, nudności, wymiotów, owrzodzeń jamy ustnej, zapalenia stawów oraz opóźnionego wzrostu u dzieci. Kluczowym czynnikiem w patogenezie UC jest zaburzenie równowagi między mediatorami prozapalnymi i przeciwzapalnymi. Obecne metody leczenia, w tym aminosalicylany, kortykosteroidy, leki immunosupresyjne i biologiczne, często wiążą się z istotnymi działaniami niepożądanymi, co skłania badaczy do poszukiwania bezpieczniejszych i skuteczniejszych opcji terapeutycznych.

Interleukina-6 (IL-6) jest plejotropową cytokiną zaangażowaną w rozwój różnych zaburzeń zapalnych, w tym nieswoistych chorób zapalnych jelit. U pacjentów z UC szlak trans-sygnalizacji IL-6 rozpoczyna się od interakcji IL-6 z jej receptorem (IL-6R), po której następuje rekrutacja koreceptora glikoproteiny 130 (gp130). Ten kompleks aktywuje kinazy Janusa (JAK) i dalszy przekaźnik sygnału i aktywator transkrypcji 3 (STAT3). Zakłócenie aktywacji STAT3 zależnej od IL-6 łagodzi ciężkość zapalenia jelita grubego w modelach zwierzęcych, podkreślając centralną rolę sygnalizacji IL-6/STAT3 w progresji UC.

Czynnik martwicy nowotworów alfa (TNF-α), kluczowa cytokina prozapalna produkowana przez makrofagi okrężnicy, odgrywa zasadniczą rolę w UC poprzez aktywację kinazy sfingozyny 1 (SPHK1), która katalizuje produkcję sfingozyno-1-fosforanu (S1P). W odpowiedzi na TNF-α, aktywność SPHK1 w błonie śluzowej okrężnicy zwiększa ekspresję cząsteczek adhezyjnych i indukuje produkcję tlenku azotu (NO) poprzez syntazę tlenku azotu (NOS), promując infiltrację makrofagów i neutrofili. Ta kaskada generuje reaktywne formy tlenu (ROS), które nasilają zapalenie błony śluzowej i uszkodzenie tkanek.

Czynnik jądrowy związany z czynnikiem erytroidalnym 2 (Nrf2) jest kluczowym czynnikiem transkrypcyjnym regulującym mechanizmy obrony antyoksydacyjnej. W warunkach homeostazy Nrf2 jest sekwestrowany w cytozolu przez białko Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1). Pod wpływem stresu oksydacyjnego Nrf2 przemieszcza się do jądra, wiąże się z elementem odpowiedzi antyoksydacyjnej (ARE) i aktywuje ekspresję enzymów detoksykacyjnych fazy II, takich jak oksygenaza hemowa-1 (HO-1), które są niezbędne do ochrony komórkowej.

Kinaza białkowa aktywowana przez AMP (AMPK) jest konserwowanym czujnikiem energii komórkowej, który reguluje homeostazę metaboliczną poprzez zwiększenie wychwytu kwasów tłuszczowych i glukozy oraz promowanie ich utleniania. Aktywacja AMPK przeciwdziała również różnym stanom patologicznym, w tym zapaleniu, insulinooporności i ektopowemu odkładaniu się tłuszczu. Ssaczy cel rapamycyny (mTOR), kinaza serynowo-treoninowa, integruje sygnały odżywcze i wzrostowe, aby regulować wzrost i proliferację komórek. Istnieje w postaci dwóch kompleksów: mTORC1 i mTORC2. Aktywacja mTOR promuje różnicowanie makrofagów typu M1, zwiększając produkcję mediatorów zapalnych, i przyczynia się do aktywacji inflammasomu NLRP3 (NOD-like receptor pyrin domain-containing 3), który jest centralnym czynnikiem napędzającym zapalenie jelit.

Jakie mechanizmy leżą u podstaw synergistycznego działania leków?

Naukowcy z Uniwersytetu Kairskiego przeprowadzili badanie oceniające efekty terapeutyczne pentoksyfiliny (PTX) – pochodnej metyloksantyny o właściwościach przeciwzapalnych i antyoksydacyjnych – w modelu UC indukowanym kwasem octowym (AA) u szczurów. Badanie skupiło się na ocenie wpływu PTX na kluczowe szlaki sygnałowe, w tym SPHK1/S1P, IL-6/STAT3, AMPK/mTOR/NLRP3 oraz ZO-1, a także na potencjalny efekt synergistyczny przy jednoczesnym podawaniu z mesalaminą.

“Nasze badanie jest pierwszym, które wyjaśnia modulujący wpływ pentoksyfiliny na szlaki SPHK1/S1P, IL-6/STAT3, AMPK/mTOR/NLRP3 i ZO-1 w eksperymentalnym modelu zapalenia jelita grubego” – podkreślają autorzy badania.

W przeprowadzonym eksperymencie szczury podzielono na pięć grup: kontrolną, z zapaleniem okrężnicy, leczoną mesalaminą (100 mg/kg), leczoną PTX (100 mg/kg) oraz otrzymującą kombinację obu leków. Zapalenie jelita grubego wywołano poprzez doodbytnicze podanie 3% roztworu kwasu octowego. Oceniano parametry kliniczne (masa ciała, długość jelita, indeks aktywności choroby), a także biomarkery zapalne i antyoksydacyjne w tkance okrężnicy.

Wyniki badania wykazały, że zarówno PTX, jak i mesalamina skutecznie łagodziły objawy kliniczne UC, co przejawiało się zmniejszeniem indeksu aktywności choroby (DAI) i poprawą oceny makroskopowej. Jednak to kombinacja obu leków przyniosła najbardziej znaczące korzyści terapeutyczne. W grupie otrzymującej terapię skojarzoną zaobserwowano niemal całkowitą normalizację masy jelita, jego długości oraz wskaźników makroskopowych, co sugeruje synergistyczne działanie obu substancji.

Na poziomie molekularnym, UC charakteryzowało się podwyższonymi poziomami IL-6 i STAT3 (mediatorów prozapalnych), zwiększoną aktywnością mTOR i ekspresją NLRP3 (regulatorów inflammasomu), a także obniżoną ekspresją ZO-1 (białka połączeń ścisłych) oraz AMPK (czujnika energetycznego komórki). Ponadto zaobserwowano zmniejszoną aktywność Nrf2 i HO-1 (czynników antyoksydacyjnych) oraz zwiększoną ekspresję kaspazy-3 (markera apoptozy).

Terapia PTX znacząco modulowała te szlaki, prowadząc do zmniejszenia poziomów IL-6 (o 49,66%) i STAT3 (o 53,51%) w porównaniu z nieleczoną grupą z zapaleniem. Podobnie, PTX zwiększał ekspresję ZO-1 (3,16-krotnie) i poziom AMPK (2,36-krotnie), jednocześnie zmniejszając poziom mTOR (o 50,08%) i ekspresję NLRP3 (o 53,93%). Lek wpływał również na szlak SPHK1/S1P, redukując aktywność SPHK1 o 32,6% i poziom S1P o 22,48%.

Co interesujące, kombinacja PTX i mesalaminy wykazywała jeszcze silniejsze działanie przeciwzapalne i antyoksydacyjne niż monoterapia. W grupie otrzymującej terapię skojarzoną zaobserwowano 57,93% redukcję poziomu IL-6 i 68,91% redukcję STAT3, a także 48,89% zmniejszenie aktywności SPHK1 i 38,01% redukcję S1P. Ponadto, terapia skojarzona niemal całkowicie normalizowała poziomy Nrf2 i HO-1, wskazując na silny efekt antyoksydacyjny.

Czy PTX wzmacnia barierę jelitową?

Badanie histopatologiczne potwierdziło obserwacje biochemiczne. Tkanki okrężnicy w grupie z nieleczonym UC wykazywały znaczne zaburzenia architektoniczne, intensywną infiltrację limfoplazmocytarną i włóknienie. Leczenie PTX lub mesalaminą prowadziło do częściowej poprawy, podczas gdy terapia skojarzona skutkowała niemal całkowitym przywróceniem prawidłowej architektury jelita.

Jak sugerują badacze, mechanizmy działania PTX w UC są wieloczynnikowe. “PTX moduluje SPHK1/S1P poprzez hamowanie TNF-α i aktywację osi cAMP/PKA, przyczyniając się do jego działania przeciwzapalnego w zapaleniu jelita grubego” – wyjaśniają autorzy.

Szczególnie interesujący jest wpływ badanych substancji na integralność bariery jelitowej. Zaburzenia funkcji bariery jelitowej stanowią kluczowy element patogenezy UC, umożliwiając translokację bakterii i antygenów pokarmowych, co nasila odpowiedź immunologiczną i zapalną. W badaniu wykazano, że PTX znacząco zwiększa ekspresję ZO-1 – białka niezbędnego dla utrzymania połączeń ścisłych między komórkami nabłonka jelitowego. Efekt ten może być związany z modulacją szlaków sygnałowych zależnych od cAMP i PKA, a także z hamowaniem prozapalnych cytokin, takich jak TNF-α, które bezpośrednio przyczyniają się do degradacji ZO-1.

Autorzy badania sugerują, że “cytokiny prozapalne, takie jak TNF-α i IL-1β, promują degradację ZO-1, zwiększając przepuszczalność połączeń ścisłych”. Poprzez hamowanie tych cytokin, PTX może chronić integralność bariery jelitowej, co stanowi istotny mechanizm jego działania przeciwzapalnego.

Jak PTX wpływa na szlaki antyoksydacyjne i apoptozę?

Kolejnym ważnym aspektem jest wpływ PTX na szlak Nrf2/HO-1, który odgrywa kluczową rolę w ochronie komórek przed stresem oksydacyjnym. W warunkach UC dochodzi do znacznego obniżenia aktywności tego szlaku, co nasila uszkodzenia tkanek wywołane przez reaktywne formy tlenu. Badanie wykazało, że PTX nie tylko przywraca, ale nawet wzmacnia ekspresję Nrf2 i aktywność HO-1 w tkance okrężnicy, co sugeruje silne działanie antyoksydacyjne tego związku.

Na uwagę zasługuje również wpływ badanych substancji na aktywność apoptotyczną w tkance jelita. Zwiększona apoptoza komórek nabłonka jelitowego przyczynia się do zaburzenia integralności bariery jelitowej i nasilenia stanu zapalnego. W badaniu wykazano, że zarówno PTX, jak i mesalamina znacząco zmniejszają ekspresję kaspazy-3 – kluczowego enzymu w procesie apoptozy. Efekt ten był szczególnie wyraźny w grupie otrzymującej terapię skojarzoną, gdzie ekspresja kaspazy-3 była niemal całkowicie znormalizowana.

“Nieprawidłowa apoptoza jest związana z UC, a zwiększona aktywność apoptotyczna przyczynia się do przerwania bariery nabłonkowej, ułatwiając inwazję błony śluzowej przez bakterie chorobotwórcze” – podkreślają autorzy badania.

Jak PTX moduluje szlaki metaboliczne i zapalne?

Interesującym aspektem badania jest również analiza szlaku AMPK/mTOR/NLRP3, który łączy metabolizm komórkowy z procesami zapalnymi. AMPK (kinaza aktywowana AMP) jest kluczowym regulatorem metabolizmu komórkowego, który hamuje aktywność mTOR (ssaczy cel rapamycyny) i inflammasomu NLRP3. W UC dochodzi do obniżenia aktywności AMPK i zwiększenia aktywności mTOR oraz NLRP3, co przyczynia się do nasilenia stanu zapalnego. Badanie wykazało, że PTX aktywuje AMPK i hamuje mTOR oraz NLRP3, co może stanowić kolejny mechanizm jego działania przeciwzapalnego.

Warto również zauważyć, że PTX wpływa na szlak SPHK1/S1P, który odgrywa istotną rolę w regulacji procesów zapalnych i immunologicznych. SPHK1 (kinaza sfingozyny 1) katalizuje produkcję S1P (sfingozyno-1-fosforanu), który promuje aktywację komórek immunologicznych i produkcję cytokin prozapalnych. W badaniu wykazano, że PTX hamuje aktywność SPHK1 i zmniejsza poziom S1P w tkance okrężnicy, co może przyczyniać się do jego działania przeciwzapalnego.

Czy wyniki badania zmienią podejście do leczenia UC?

Czy wyniki tego badania mogą zmienić podejście do leczenia UC w praktyce klinicznej? Potencjalnie tak, szczególnie u pacjentów nieodpowiadających wystarczająco na standardową terapię mesalaminą. Badanie sugeruje, że dodanie PTX do schematu leczenia może przynieść dodatkowe korzyści terapeutyczne poprzez modulację różnych szlaków zapalnych i antyoksydacyjnych, co prowadzi do bardziej skutecznego łagodzenia objawów i przyspieszenia gojenia błony śluzowej.

Z perspektywy klinicznej, wyniki tego badania sugerują, że dodanie PTX do standardowej terapii mesalaminą może przynieść dodatkowe korzyści terapeutyczne u pacjentów z UC. Kombinacja tych leków może działać synergistycznie, modulując różne szlaki zapalne i antyoksydacyjne, co prowadzi do bardziej skutecznego łagodzenia objawów i przyspieszenia gojenia błony śluzowej.

Potencjalne korzyści z terapii skojarzonej mesalaminą i PTX mogą obejmować zmniejszenie dawki mesalaminy, co może ograniczyć działania niepożądane związane z jej długotrwałym stosowaniem, poprawę skuteczności leczenia u pacjentów nieodpowiadających wystarczająco na monoterapię, przyspieszenie gojenia błony śluzowej i zmniejszenie ryzyka nawrotów, a także potencjalne działanie chemoprewencyjne, biorąc pod uwagę rolę przewlekłego zapalenia w rozwoju raka jelita grubego.

Warto jednak pamiętać, że badanie przeprowadzono na modelu zwierzęcym, a translacja wyników do praktyki klinicznej wymaga dalszych badań. Niemniej jednak, biorąc pod uwagę znany profil bezpieczeństwa PTX i jego dostępność, repozycjonowanie tego leku jako uzupełniającej terapii w UC wydaje się obiecującą strategią.

Podsumowując, badanie wykazuje, że PTX, mesalamina i ich kombinacja skutecznie chronią przed eksperymentalnie indukowanym UC u szczurów, wykazując znaczące działanie przeciwwrzodowe i ochronne dla okrężnicy. Te korzyści terapeutyczne są głównie zapośredniczone przez wzmocnienie szlaków sygnałowych Nrf2, HO-1, ZO-1 i AMPK, przy jednoczesnej redukcji ekspresji NLRP3 i hamowaniu osi IL-6/STAT3 oraz S1P/SPHK. Właściwości antyoksydacyjne, przeciwzapalne i antyapoptotyczne PTX przyczyniają się do jego ogólnego działania ochronnego, podkreślając jego potencjał jako skutecznego leczenia UC, szczególnie w połączeniu z mesalaminą.

Podsumowanie

Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Kairskim wykazało, że połączenie pentoksyfiliny (PTX) z mesalaminą może stanowić skuteczną opcję terapeutyczną w leczeniu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego (UC). W modelu zwierzęcym kombinacja obu leków wykazała synergistyczne działanie przeciwzapalne i antyoksydacyjne, prowadząc do znaczącej poprawy parametrów klinicznych i biochemicznych. Terapia skojarzona skutecznie modulowała kluczowe szlaki zapalne, w tym IL-6/STAT3 i SPHK1/S1P, zwiększała ekspresję białka ZO-1 odpowiedzialnego za integralność bariery jelitowej, oraz aktywowała szlaki antyoksydacyjne Nrf2/HO-1. Dodatkowo, kombinacja leków hamowała aktywność apoptotyczną i normalizowała architekturę jelita. Wyniki sugerują, że dodanie PTX do standardowej terapii mesalaminą może przynieść istotne korzyści kliniczne, szczególnie u pacjentów nieodpowiadających wystarczająco na monoterapię.