Simwastatyna w leczeniu sepsy – nowe spojrzenie na terapię

Czy simwastatyna zmienia podejście do leczenia sepsy?

Badania nad nowym podejściem terapeutycznym w sepsie wykazały, że simwastatyna może regulować triadę “zapalenie-oksydacja-nadkrzepliwość” poprzez aktywację szlaku AMPK/UCP2. Sepsa, definiowana jako zespół ogólnoustrojowej reakcji zapalnej (SIRS) wywołanej zakażeniem i uszkodzeniem tkanek, charakteryzuje się gwałtownym postępem, wysoką śmiertelnością oraz trudnościami w diagnostyce i leczeniu. U pacjentów z sepsą często rozwija się wtórny zespół kompensacyjnej odpowiedzi przeciwzapalnej (CARS), prowadzący do wtórnych infekcji z dominującym zjawiskiem paraliżu immunologicznego, co znacząco pogarsza rokowanie. Choć zapalenie stanowi centralny element patogenezy sepsy, wiele innych układów biologicznych przyczynia się do patologii tej choroby.

Statyny, jako inhibitory reduktazy 3-hydroksy-3-metylo-glutarylo-CoA, wykazują wielokierunkowe działanie wykraczające poza efekt hipolipemizujący. Simwastatyna posiada właściwości immunomodulujące i przeciwzapalne, które nie zależą od jej działania obniżającego poziom lipidów. Dotychczasowe badania koncentrowały się głównie na wpływie statyn na pojedyncze wskaźniki zapalne lub koagulacyjne, brakowało jednak dowodów na ich jednoczesne oddziaływanie na sprzężoną odpowiedź “zapalenie-oksydacja-nadkrzepliwość” poprzez aktywację szlaku AMPK/UCP2. Omawiane badanie po raz pierwszy systematycznie oceniło łańcuchowe zmiany w tych trzech powiązanych procesach w mysim modelu sepsy oraz zbadało wczesny regulacyjny wpływ simwastatyny na odpowiednie osie sygnałowe.

Jak przebiegał eksperyment i jakie wyniki uzyskano?

W badaniu wykorzystano 60 myszy SD losowo podzielonych na trzy grupy po 20 osobników: grupę kontrolną (A), grupę z sepsą (B) oraz grupę z interwencją simwastatyną (C). Randomizację przeprowadzono przy użyciu SPSS20.0, generując sekwencję liczb losowych od 1 do 60. Wielkość próby oszacowano na podstawie efektu PAF uzyskanego z wcześniejszych badań wstępnych (d = 0,8), obliczonego przy użyciu PASS20.0 (α = 0,05, skuteczność = 0,90). Myszy znieczulano poprzez dootrzewnowe wstrzyknięcie 1% pentobarbitalu sodu w dawce 30 mg/kg. Sepsę indukowano poprzez dootrzewnowe wstrzyknięcie lipopolisacharydu (LPS) w celu przygotowania modelu mini-sepsy, natomiast w grupie interwencyjnej podawano simwastatynę (5 ml o stężeniu 10 μg/ml) na 3 godziny przed wywołaniem sepsy. W grupie kontrolnej wstrzykiwano dootrzewnowo taką samą objętość soli fizjologicznej.

Pobrano krew żylną (5 ml) oraz tkanki aorty brzusznej do badań. Analizowano parametry krzepnięcia (czas częściowej tromboplastyny po aktywacji – APTT oraz czas protrombinowy – PT) przy użyciu automatycznego analizatora koagulacji (ACLTOP700, Wolfen, USA). Ekspresję białek badano metodą Western blot, a poziomy markerów serologicznych oznaczano zgodnie z instrukcjami zestawów ELISA. Analizę statystyczną przeprowadzono przy użyciu SPSS20.0, stosując jednoczynnikową analizę wariancji do porównania trzech grup, a do porównań parami stosowano test LSD-t (przy jednorodności wariancji) lub test Tamhane-T2 (przy niejednorodności). W celu zmniejszenia błędu wielokrotnych porównań zastosowano metodę Benjamini-Hochberg do korekty współczynnika fałszywych odkryć (FDR) dla wartości P porównań parami tego samego wskaźnika.

Wyniki wykazały, że w grupie z sepsą (B) znacząco wzrosły poziomy trombomoduliny (1,81 ± 0,63 ng/ml vs 0,9 ± 0,33 ng/ml w grupie kontrolnej) i płytkowego czynnika aktywującego (PAF) (27,51 ± 2,13 pg/ml vs 13,97 ± 3,83 pg/ml w grupie kontrolnej), podczas gdy w grupie leczonej simwastatyną (C) wartości te były istotnie niższe (trombomodulina: 1,44 ± 0,45 ng/ml; PAF: 18,34 ± 1,25 pg/ml). Podobnie, czasy PT i APTT w grupie z sepsą uległy skróceniu (PT: 8,86 ± 2,16 s vs 13,37 ± 4,09 s; APTT: 24,31 ± 3,03 s vs 33,54 ± 4,03 s) w porównaniu z grupą kontrolną, co wskazuje na stan nadkrzepliwości, natomiast simwastatyna wydłużyła te parametry (PT: 11,43 ± 3,14 s; APTT: 27,49 ± 4,24 s), przywracając je bliżej wartości prawidłowych.

W zakresie stresu oksydacyjnego, poziom dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) w grupie z sepsą był obniżony (51,52 ± 12,49 kU/g vs 88,38 ± 14,32 kU/g w grupie kontrolnej), a poziom dialdehydu malonowego (MDA) podwyższony (8,23 ± 2,69 μmol/g vs 4,14 ± 1,13 μmol/g) w porównaniu z grupą kontrolną. Simwastatyna poprawiła te parametry, zwiększając aktywność SOD (64,28 ± 14,39 kU/g) i zmniejszając stężenie MDA (6,34 ± 1,47 μmol/g).

Badanie wykazało również, że poziomy cytokin prozapalnych były znacząco podwyższone w grupie z sepsą w porównaniu z grupą kontrolną: IL-6 (180,28 ± 18,04 vs 97,86 ± 11,28 μg·L−1), TNF-α (170,33 ± 17,11 vs 50,71 ± 8,22 ng·L−1) i IL-1β (30,28 ± 4,84 vs 9,34 ± 1,76 pg·L−1), natomiast w grupie leczonej simwastatyną były one istotnie obniżone: IL-6 (150,37 ± 16,09 μg·L−1), TNF-α (121,41 ± 13,14 ng·L−1) i IL-1β (16,36 ± 2,13 pg·L−1). Co szczególnie interesujące, ekspresja białek kinazy aktywowanej 5′-monofosforanem adenozyny (AMPK) i białka rozprzęgającego 2 (UCP2) była zmniejszona w grupie z sepsą (AMPK: 0,40 ± 0,18 vs 0,68 ± 0,20; UCP2: 0,59 ± 0,17 vs 0,83 ± 0,35), a simwastatyna skutecznie przywracała ich ekspresję (AMPK: 0,62 ± 0,24; UCP2: 0,76 ± 0,23). AMPK została zwiększona o 55%, a UCP2 o 29%, co korelowało ze znaczącym zmniejszeniem poziomów MDA i cytokin zapalnych.

Czy mechanizmy ochronne simwastatyny przekładają się na korzyści kliniczne?

Sepsa może prowadzić do poważnych zaburzeń w funkcjonowaniu wielu narządów, w tym wątroby, która jest jednym z głównych organów docelowych. Ponad 1/3 pacjentów z sepsą jest podatna na dysfunkcję wątroby, której prekursorem jest postępująca hiperbilirubinemia. Badania wykazały, że niewydolność wątroby występowała nawet u 22% pacjentów z sepsą, co potwierdza prognostyczną rolę wątroby w tym stanie septycznym. Dodatkowo, zaburzenia krzepnięcia są zawsze związane z ciężkimi infekcjami i odpowiadają za niewydolność narządów, co może prowadzić do zgonu związanego z sepsą. Jednak wyniki badań sugerują, że pozytywny wpływ leków przeciwzakrzepowych na mikrotrombozę narządową jest niwelowany przez nieodłączne wysokie ryzyko krwawienia związane z leczeniem.

Postępująca małopłytkowość i zaburzenia krzepnięcia, jako poważne negatywne prognostyczne wyniki ciężkiej sepsy, zostały niedawno włączone do najnowszej definicji. Destrukcyjny zespół krzepnięcia, rozsiane krzepnięcie wewnątrznaczyniowe i ogólnoustrojowa mikrotromboza naczyń są skrajnymi fenotypami patologicznego krzepnięcia w sepsie. Dzięki zrozumieniu tych mechanizmów można lepiej zrozumieć sepsę. Leczenie sepsy może odbywać się poprzez naprawę dysfunkcji śródbłonka naczyniowego. Rozszerzenie naczyń zależne od tlenku azotu w zatokach wątrobowych definiuje się jako dysfunkcję śródbłonka naczyniowego. Badania te, które koncentrują się głównie na funkcji naczynioruchowej śródbłonka, weszły w fazę II randomizowanych badań kontrolowanych. Co istotne, simwastatyna może poprawiać funkcję naczynioruchową komórek śródbłonka zatok, co jest jednym z markerów zachowania przeciwzakrzepowej funkcji śródbłonka w mikrokrążeniu.

Badanie to dostarcza dowodów na to, że simwastatyna może pośrednio osłabiać aktywację płytek krwi i nadmierną aktywację czynników krzepnięcia poprzez przywracanie funkcji mitochondriów i metabolizmu energetycznego. AMPK, jako komórkowy czujnik energii, po aktywacji może fosforylować karboksylazę acetylo-CoA i mTOR, hamując syntezę kwasów tłuszczowych i kaskadę zapalną. Z kolei UCP2 rozprasza gradient protonowy w mitochondriach, ograniczając nadmierną produkcję reaktywnych form tlenu (ROS) i stanowiąc istotną barierę dla utrzymania homeostazy oksydacyjno-redukcyjnej. AMPK promuje aktywność enzymów mitochondrialnych, zwiększa wydajność fosforylacji oksydacyjnej komórek, zwiększa ekspresję UCP2 i zmniejsza odpowiedź organizmu na stres oksydacyjny, co sprzyja równowadze metabolizmu energetycznego.

Przeciwzakrzepowy efekt simwastatyny osiągany jest poprzez zachowanie ekspresji trombomoduliny w śródbłonku. Z tego mechanizmu można wyciągnąć kilka korzyści klinicznych. Początkowo, rozrzedzenie krwi wspierane przez tę technikę jest naturalne, ponieważ nie celuje specyficznie w składniki krzepnięcia, dlatego nie zakłóca precyzyjnego mechanizmu kontroli sprzężenia zwrotnego hemostazy. Podsumowując, ta strategia przeciwzakrzepowa wiąże się z relatywnie niskim ryzykiem krwawienia, choć do weryfikacji tego potrzebne będą dalsze badania na modelach krwawienia.

Wielokierunkowe działanie statyn opiera się głównie na hamowaniu syntezy izoprenoidów, które są szlakiem biochemicznym regulującym czynniki potranslacyjne poprzez izopren. Ingerencja w ten komórkowy system kontrolny przez statyny prowadzi do regulacji w górę/w dół kilku enzymów. W omawianym badaniu simwastatyna podwyższyła poziom AMPK o 55%, UCP2 o 29% i znacząco zmniejszyła poziom MDA oraz cytokin zapalnych, co sugeruje, że pośrednio osłabiła aktywację płytek krwi i nadmierną aktywację czynników krzepnięcia poprzez przywrócenie funkcji mitochondriów i metabolizmu energetycznego. Ujawnia to ochronny wpływ simwastatyny na trójcę “metabolizm-zapalenie-krzepnięcie” w sepsie.

Należy jednak zaznaczyć, że badanie przeprowadzono na modelu mysim, co może utrudniać pełną ekstrapolację wyników na heterogenną populację pacjentów z sepsą. Ponadto, nie zbadano równocześnie szlaków NF-κB, PI3K/AKT, SIRT1/3, których synergistyczny wpływ na wyniki eksperymentalne nie może być wykluczony. W przyszłości planowane są badania z wykorzystaniem modelu knockout genu AMPK w połączeniu z inhibitorami PI3K, aby lepiej wyjaśnić krzyżową regulację wielu szlaków i zweryfikować nowe cele odkryte w tym badaniu w próbkach klinicznych.

Podsumowując, wstępne podanie simwastatyny korzystnie wpływa na aktywację płytek krwi i nadkrzepliwość u myszy z sepsą, co sugeruje potencjał terapeutyczny w leczeniu sepsy u ludzi poprzez modulację szlaku AMPK/UCP2 i powiązanych procesów metabolicznych.

Podsumowanie

Przeprowadzone badania na modelu mysim wykazały, że simwastatyna może skutecznie regulować procesy zapalne, oksydacyjne i krzepnięcia w sepsie poprzez aktywację szlaku AMPK/UCP2. W eksperymencie wykorzystano 60 myszy podzielonych na trzy grupy: kontrolną, z sepsą oraz z interwencją simwastatyną. Wyniki pokazały, że w grupie leczonej simwastatyną nastąpiła znacząca poprawa parametrów krzepnięcia, redukcja markerów stanu zapalnego oraz stresu oksydacyjnego. Simwastatyna zwiększyła ekspresję AMPK o 55% i UCP2 o 29%, co korelowało ze zmniejszeniem poziomów MDA i cytokin zapalnych. Badanie sugeruje, że wstępne podanie simwastatyny może mieć potencjał terapeutyczny w leczeniu sepsy u ludzi, choć konieczne są dalsze badania kliniczne potwierdzające te obserwacje.