Captopril w ochronie płuc podczas ostrego zapalenia trzustki

Czym jest ostrym zapaleniem trzustki i jakie zagrożenia niesie dla pacjentów?

Ostre zapalenie trzustki (AP) jest odwracalnym procesem zapalnym trzustki, który charakteryzuje się szybkim przebiegiem choroby i wysokim ryzykiem zgonu. Badania pokazują, że zapadalność na AP wynosi około 300 lub więcej pacjentów na milion rocznie, a około 10–20% pacjentów z AP klasyfikuje się jako ciężkie ostre zapalenie trzustki (SAP), z których 10–25% umrze pomimo postępów w intensywnej terapii. Chociaż proces chorobowy może ograniczać się do trzustki, często obejmuje także tkanki okołotrzustkowe lub inne odległe narządy. Uszkodzenie płuc jest najważniejszą manifestacją pozabrzusznej dysfunkcji narządów w SAP.

Około jednej trzeciej pacjentów rozwija ostre uszkodzenie płuc (ALI), znane również jako ostre uszkodzenie płuc związane z zapaleniem trzustki (APALI), które odpowiada za 60% wszystkich zgonów w pierwszym tygodniu choroby. Pomimo intensywnych badań nad patogenezą APALI, szczegółowy mechanizm leżący u podstaw tego powikłania wciąż nie jest w pełni wyjaśniony.

Jak układ RAS i sygnały komórkowe wpływają na uszkodzenie płuc?

Układ renina-angiotensyna (RAS) początkowo był uważany za krążący układ humoralny, regulujący ciśnienie krwi oraz homeostazę sodu i wody. Jednak nowsze badania ujawniają, że RAS jest ściśle związany z uszkodzeniem płuc. Oprócz “klasycznego” humoralnego RAS, wiele tkanek, w tym płuca, posiada lokalny (tkankowy lub parakrynny) RAS zawierający różne komponenty krążącego RAS. Angiotensyna II (Ang II) jest najważniejszym peptydem efektorowym RAS; jej działanie jest zapośredniczone przez dwa główne receptory komórkowe: typu 1 i typu 2 (receptory AT1 i AT2), przy czym większość rozpoznanych funkcji Ang II angażuje AT1.

Najnowsze badania wykazały, że Ang II uczestniczy w patogenezie uszkodzenia płuc w różnych modelach zwierzęcych, a hamowanie szlaku sygnałowego Ang II i/lub RAS wykazuje działanie ochronne w uszkodzeniu płuc. W kontekście APALI, przepuszczalność mikronaczyń płucnych zwiększa się, a bogaty w białko przesięk przedostaje się do przestrzeni pęcherzykowych, powodując upośledzenie podatności płuc, co jest charakterystyczną cechą tego powikłania.

RhoA jest jedną z ważnych cząsteczek zaangażowanych w regulację przepuszczalności komórek śródbłonka naczyń płucnych. RhoA może aktywować kinazę Rho (ROCK), prowadząc do inaktywacji kinazy łańcucha lekkiego miozyny (MLCK) z powodu jej fosforylacji. Inaktywowana MLCK nie defosforyluje łańcucha lekkiego miozyny (MLC), powodując wzrost fosforylowanego MLC (MLCP) w cytoplazmie, co ostatecznie zwiększa przepuszczalność komórek śródbłonka.

Czy captopril może być skutecznym wsparciem terapeutycznym?

Istnieją dowody wskazujące, że ROCK jest zaangażowana w indukowany przez Ang II przerost komórek mięśni gładkich naczyń u szczurów. Badacze postanowili zatem zbadać, czy inhibitor enzymu konwertującego angiotensynę, captopril, może wywierać ochronny wpływ na APALI poprzez zmniejszenie produkcji Ang II i hamowanie szlaku Rho/ROCK.

W przeprowadzonym badaniu na szczurach Sprague–Dawley wywołano SAP poprzez wsteczne wstrzyknięcie 5% taurocholanu sodu do przewodu trzustkowo-żółciowego. Zwierzęta podzielono na trzy grupy: grupę kontrolną (sham), grupę SAP oraz grupę, która otrzymała captopril na godzinę przed indukcją SAP (pre-cpl + SAP).

“Nasze badanie wykazało, że przedleczenie captoprilem może znacząco zmniejszyć uszkodzenie płuc związane z ciężkim ostrym zapaleniem trzustki” – piszą autorzy badania.

Jakie są wyniki histopatologiczne i molekularne badania?

Wyniki histopatologiczne wykazały, że w grupie SAP wystąpiło znaczne uszkodzenie trzustki i płuc, charakteryzujące się rozległymi obszarami krwotocznymi i martwiczymi, infiltracją neutrofili oraz zaburzeniem struktury pęcherzyków płucnych. W grupie pre-cpl + SAP obserwowano znaczną poprawę obrazu histopatologicznego zarówno trzustki, jak i płuc. W grupie kontrolnej (sham) struktura trzustki była prawidłowa, bez widocznych zmian zapalnych, krwotocznych czy martwiczych, a ocena patologiczna wynosiła zaledwie 0,5 ± 0,5. Natomiast w grupie SAP obserwowano zaburzenie struktury pęcherzyków trzustkowych i zrazików, masywne obszary krwotoczne i martwicze oraz naciek dużej ilości neutrofilów, a ocena patologiczna wzrosła do 9,1 ± 1,8, co było znacząco wyższe niż w grupie kontrolnej (p < 0,05). W grupie pre-cpl + SAP, choć obserwowano obrzęk pęcherzyków trzustkowych oraz krwawienia i martwicę w niektórych pęcherzykach, to ocena patologiczna (5,8 ± 0,9) była znacząco niższa w porównaniu z grupą SAP (p < 0,05).

Podobnie w przypadku płuc, w grupie kontrolnej struktura pęcherzyków płucnych była prawidłowa, bez nacieków zapalnych, a ocena uszkodzenia płuc wynosiła 0,6 ± 0,5. W grupie SAP obserwowano rozlany obrzęk śródmiąższowy płuc, poszerzenie śródmiąższu płucnego, naciek dużej ilości neutrofilów i komórek jednojądrzastych do śródmiąższu płucnego, zaburzenie przestrzeni pęcherzykowej i nieuporządkowaną strukturę niektórych pęcherzyków. Ocena patologiczna wynosiła 3,7 ± 0,7 (p < 0,05 vs. grupa kontrolna). W grupie pre-cpl + SAP obserwowano łagodny obrzęk płuc, naciek kilku komórek zapalnych i złagodzone pogrubienie śródmiąższu płucnego, a struktura pęcherzyków była w dużej mierze nienaruszona. Ocena patologiczna wynosiła 2,6 ± 0,5, co stanowiło znaczącą różnicę w porównaniu z grupą SAP (p < 0,05).

Badacze zmierzyli również stosunek mokrej do suchej masy płuc (W/D), który jest wskaźnikiem obrzęku płuc. W grupie SAP stosunek ten wynosił 5,74 ± 0,67, co było znacząco wyższe niż w grupie kontrolnej (3,92 ± 0,26) i grupie pre-cpl + SAP (4,25 ± 0,61). Podobnie, przepuszczalność naczyń płucnych mierzona zawartością barwnika Evans Blue była znacznie zwiększona w grupie SAP (94,62 ± 10,58 μg/mg mokrej masy), ale uległa istotnemu zmniejszeniu po zastosowaniu captoprilu. W grupie kontrolnej zawartość barwnika Evans Blue wynosiła 36,78 ± 7,13 μg/mg mokrej masy.

Co istotne, poziom amylazy w surowicy, który jest markerem ciężkości zapalenia trzustki, był znacznie podwyższony w grupie SAP (5695,7 ± 1218,3 U/L) w porównaniu z grupą kontrolną (685,4 ± 114,1 U/L). Captopril znacząco zmniejszył ten wzrost (3862,1 ± 538,5 U/L). Zawartość Ang II w płucach również wzrosła w grupie SAP (287,16 ± 46,90 pg/mL w porównaniu z 103,72 ± 15,05 pg/mL w grupie kontrolnej), ale była znacznie niższa w grupie pre-cpl + SAP (211,14 ± 22,53 pg/mL).

Analiza Western blot wykazała, że ekspresja receptora AT1 wynosiła 0,13 ± 0,07 w grupie kontrolnej. Po 24 godzinach od indukcji SAP, ekspresja receptora AT1 wzrosła do 0,59 ± 0,14, co było znacząco wyższe niż w grupie kontrolnej (p < 0,01). W grupie pre-cpl + SAP ekspresja receptora AT1 zmniejszyła się znacząco do 0,35 ± 0,11 w porównaniu z grupą SAP (p < 0,01).

Ekspresja białka RhoA wynosiła 0,33 ± 0,08 w grupie kontrolnej, 1,25 ± 0,29 w grupie SAP i 0,74 ± 0,17 w grupie pre-cpl + SAP, wykazując znaczące różnice między trzema grupami (p < 0,01). Ekspresja białka ROCK1 wynosiła 0,29 ± 0,10 w grupie kontrolnej i 0,73 ± 0,16 w grupie SAP, wykazując znaczące różnice między nimi (p < 0,01). W grupie pre-cpl + SAP ekspresja białka ROCK1 nieznacznie zmniejszyła się do 0,60 ± 0,12 (p > 0,05 vs. grupa SAP). Ekspresja białka ROCK2 wynosiła 0,12 ± 0,03 w grupie kontrolnej i 0,65 ± 0,15 w grupie SAP, wykazując znaczącą różnicę (p < 0,01). W grupie pre-cpl + SAP ekspresja białka ROCK2 znacząco zmniejszyła się do 0,19 ± 0,04 (p < 0,01) w porównaniu z grupą SAP. Ekspresja białka MLCK wynosiła 0,27 ± 0,05 w grupie kontrolnej, 0,84 ± 0,12 w grupie SAP i 0,71 ± 0,10 w grupie pre-cpl + SAP, wykazując znaczące różnice między tymi grupami (p < 0,01 lub p < 0,05).

Jakie mechanizmy leżą u podstaw oddziaływania captoprilu?

Jak wyjaśniają autorzy: “Nasze wyniki wskazują, że Ang II jest zaangażowana w patogenezę SAP i APALI, a przedleczenie captoprilem może chronić płuca przed APALI poprzez hamowanie produkcji Ang II w płucach”.

Mechanizm, poprzez który captopril chroni przed uszkodzeniem płuc w APALI, jest złożony i wieloaspektowy. Badanie wykazało, że głównym elementem tego działania jest hamowanie przekształcania angiotensyny I w angiotensynę II, co prowadzi do zmniejszenia poziomu Ang II w płucach. Obniżenie poziomu Ang II skutkuje z kolei zmniejszeniem ekspresji receptora AT1, co hamuje kaskadę sygnałową inicjowaną przez ten receptor.

Szlak Rho/ROCK odgrywa kluczową rolę w regulacji przepuszczalności naczyń płucnych. W warunkach patologicznych, takich jak APALI, dochodzi do nadmiernej aktywacji tego szlaku, co prowadzi do zwiększenia przepuszczalności śródbłonka naczyń płucnych i rozwoju obrzęku płuc. Badanie wykazało, że captopril skutecznie hamuje ekspresję kluczowych białek tego szlaku: RhoA, ROCK2 i MLCK, co przekłada się na zmniejszenie przepuszczalności naczyń płucnych i ograniczenie obrzęku płuc.

Interesującym odkryciem jest selektywne działanie captoprilu na izoformę ROCK2, ale nie na ROCK1. Sugeruje to, że ROCK2 może odgrywać ważniejszą rolę w patogenezie APALI niż ROCK1. “Spekulujemy, że hamowanie ekspresji ROCK2 przyczynia się bardziej do ochronnego działania przedleczenia captoprilem na APALI” – zauważają autorzy badania. Ta obserwacja może mieć istotne implikacje dla rozwoju bardziej selektywnych terapii ukierunkowanych na szlak Rho/ROCK.

Czy układ RAS może być celem terapii w SAP?

Badanie rzuca również światło na rolę układu RAS w patogenezie uszkodzenia płuc. Tradycyjnie układ RAS był postrzegany głównie jako regulator ciśnienia krwi i homeostazy wodno-elektrolitowej. Jednak coraz więcej dowodów wskazuje na jego znaczenie w procesach zapalnych i uszkodzeniu narządów, w tym płuc. Lokalne RAS w płucach może działać niezależnie od krążącego RAS, co tłumaczy, dlaczego captopril, mimo swojego działania ogólnoustrojowego, wykazuje szczególną skuteczność w ochronie płuc.

Deng i współpracownicy wykazali, że endogenna Ang II może hamować klirens płynu pęcherzykowego i zaburzać ekspresję kanału sodowego α-nabłonkowego poprzez receptory AT1, co przyczynia się do wypełnienia pęcherzyków i obrzęku płuc w uszkodzeniu płuc wywołanym lipopolisacharydem. W uszkodzeniu płuc wywołanym promieniowaniem, Ang II znacząco wzrastała w płucach nawet 6 miesięcy po napromieniowaniu. Ponadto, niektórzy badacze wykazali, że zmniejszenie produkcji Ang II, zwiększony metabolizm Ang II do angiotensyn 1-7 oraz antagonizm receptora AT1 mogą chronić płuca przed uszkodzeniem w kilku modelach zwierzęcych.

Warto zauważyć, że captopril nie tylko zmniejszał uszkodzenie płuc, ale także łagodził objawy zapalenia trzustki, co sugeruje, że układ RAS może odgrywać rolę również w patogenezie SAP. Może to tłumaczyć, dlaczego captopril wykazywał działanie ochronne zarówno na trzustkę, jak i na płuca.

Jakie perspektywy otwiera to badanie?

Jakie są praktyczne implikacje tych odkryć? Przede wszystkim, badanie sugeruje, że inhibitory ACE, takie jak captopril, mogą być potencjalnie wykorzystywane w profilaktyce lub leczeniu APALI u pacjentów z SAP. Jednak przed wprowadzeniem takiej strategii do praktyki klinicznej konieczne są dalsze badania, w tym badania kliniczne na ludziach.

Ważne jest również, aby mieć na uwadze potencjalne działania niepożądane inhibitorów ACE, w tym rzadkie, ale opisywane przypadki indukowanego przez captopril zapalenia trzustki. “Czy jest to związane z indywidualną wrażliwością czy terapią skojarzoną, wciąż nie jest jasne” – ostrzegają badacze. W związku z tym, podczas stosowania inhibitorów ACE klinicyści powinni ściśle monitorować pacjentów, zwłaszcza tych z chorobami trzustki lub stosujących terapię skojarzoną.

Badanie to otwiera również nowe perspektywy badawcze. Czy inne inhibitory RAS, takie jak antagoniści receptora AT1 (sartany) lub inhibitory reniny, mogą wykazywać podobne działanie ochronne? Czy selektywne hamowanie ROCK2 może być bardziej skuteczne niż nieselektywne hamowanie szlaku Rho/ROCK? Czy istnieją inne szlaki sygnałowe, które współdziałają z RAS w patogenezie APALI?

Ograniczeniem badania jest fakt, że captopril był podawany profilaktycznie, przed indukcją SAP. W praktyce klinicznej pacjenci zazwyczaj zgłaszają się do lekarza już z objawami zapalenia trzustki. Dlatego ważne byłoby zbadanie, czy captopril wykazuje również działanie terapeutyczne, gdy jest podawany po wystąpieniu SAP.

Podsumowując, badanie dostarcza przekonujących dowodów na to, że przedleczenie captoprilem chroni płuca przed uszkodzeniem związanym z SAP, co jest przynajmniej częściowo związane z hamowaniem produkcji Ang II i supresją szlaku Rho/ROCK. Strategie terapeutyczne ukierunkowane na produkcję Ang II mogą stać się obiecującą terapią dla SAP/APALI. Jednak przed klinicznym zastosowaniem tej strategii konieczne są dalsze badania.

Podsumowanie

Badania wykazały, że ostre zapalenie trzustki (AP) dotyka około 300 pacjentów na milion rocznie, z czego 10-20% przypadków klasyfikuje się jako ciężkie (SAP). U jednej trzeciej pacjentów rozwija się ostre uszkodzenie płuc (APALI), które jest przyczyną 60% zgonów w pierwszym tygodniu choroby. Przedleczenie captoprilem może znacząco zmniejszyć uszkodzenie płuc związane z SAP poprzez hamowanie produkcji angiotensyny II i supresję szlaku Rho/ROCK. Badania histopatologiczne potwierdziły, że captopril znacząco poprawia stan zarówno trzustki, jak i płuc, zmniejszając obrzęk, krwawienia i naciek komórek zapalnych. Wykazano również, że lek skutecznie obniża poziom amylazy w surowicy oraz zawartość angiotensyny II w płucach. Captopril selektywnie hamuje ekspresję ROCK2, ale nie ROCK1, co sugeruje potencjał rozwoju bardziej ukierunkowanych terapii. Chociaż wyniki są obiecujące, przed wprowadzeniem tej strategii do praktyki klinicznej konieczne są dalsze badania, szczególnie dotyczące skuteczności captoprilu podawanego po wystąpieniu SAP.