Montelukast w terapii tętniaka aorty brzusznej – wyniki badań

Czy montelukast może zahamować postęp tętniaka aorty brzusznej?

Montelukast – lek powszechnie stosowany w astmie oskrzelowej – wykazał zdolność do redukcji rozwoju tętniaka aorty brzusznej (AAA) w eksperymentalnym modelu szczurzym. Badanie opublikowane w Journal of Vascular Surgery wykazało, że 4-tygodniowe podawanie montelukastu zmniejszyło rozszerzenie aorty z 173,4 ± 3,2% do 141,2 ± 1,8% (p < 0,01) w porównaniu z nieleczoną grupą AAA. Równocześnie obserwowano redukcję ekspresji metaloproteinaz macierzy (MMP-2/MMP-9; p < 0,001), zmniejszenie aktywności mieloperoksydazy (MPO; p < 0,001) oraz przywrócenie aktywności dysmutazy ponadtlenkowej (SOD; p < 0,05).

Tętniak aorty brzusznej to postępujące schorzenie naczyniowe charakteryzujące się degradacją strukturalną ściany aorty, prowadzące do rozszerzenia i pęknięcia z wysoką śmiertelnością. Pomimo postępów w leczeniu chirurgicznym nie ustalono dotychczas skutecznej farmakoterapii zapobiegającej powstawaniu lub progresji tętniaka. Narastające dowody wskazują na stres oksydacyjny i zapalenie jako kluczowe czynniki napędzające patogenezę AAA.

Leukotrieny – mediatory lipidowe powstające w szlaku 5-lipoksygenazy – odgrywają istotną rolę w zapaleniu naczyniowym i przebudowie ściany tętniczej. Montelukast, selektywny antagonista receptora CysLT₁, wykazuje nie tylko działanie przeciwzapalne, ale również antyoksydacyjne, co potwierdzono w modelach mysich i innych eksperymentalnych układach AAA.

Jak przeprowadzono badanie na modelu szczurzym AAA?

Badanie przeprowadzono na samcach szczurów Sprague-Dawley (300-350 g), losowo przydzielonych do trzech grup (n = 10 w każdej): grupa kontrolna (sham), grupa AAA oraz grupa AAA + montelukast. AAA indukowano metodą przyaortalnej aplikacji 0,5 M CaCl₂ na powierzchnię błony zewnętrznej aorty przez 15 minut – jest to uznany model naśladujący ludzką patologię tętniakową.

Montelukast podawano dootrzewnowo w dawce 10 mg/kg raz dziennie przez 4 kolejne tygodnie. Wybór dawki oparto na wcześniejszych badaniach wykazujących działanie przeciwzapalne leku. Grupa kontrolna i AAA otrzymywały roztwór nośnika (1% etanol w 1 ml soli fizjologicznej/kg) według tego samego schematu.

Po zakończeniu okresu obserwacji szczury poddano eutanazji, a następnie pobrano próbki tkanki aorty do analiz. Przed wycięciem wykonano mikroskopowe obrazy aorty w celu określenia maksymalnego rozszerzenia aortalnego. Pomiary średnicy aorty przeprowadzono ślepo przez dwóch niezależnych obserwatorów, a średnia wartość została obliczona dla każdej próbki. Jako odniesienie kalibracyjne użyto igły 26G (średnica 0,45 mm).

Analiza biochemiczna obejmowała Western blot dla MMP-2 i MMP-9, pomiar aktywności MPO, oznaczenie poziomu 8-hydroksy-2′-deoksyguanozyny (8-OHdG) jako wskaźnika uszkodzenia oksydacyjnego DNA oraz pomiar aktywności SOD. Ocenę histologiczną przeprowadzono na skrawkach barwionych hematoksyliną i eozyną, stosując półilościową skalę oceny uszkodzenia (0-3 dla naciekania leukocytów, fragmentacji blaszki sprężystej i integralności włókien kolagenowych).

Jakie efekty montelukastu zaobserwowano w pomiarze rozszerzenia aorty?

Na początku badania wszystkie grupy miały podobne średnice aorty. Po 4 tygodniach grupa AAA wykazała znaczące zwiększenie średnicy aorty w porównaniu z grupą kontrolną (173,4 ± 3,2% vs 118,2 ± 7,5%; p < 0,001). Leczenie montelukastem istotnie zmniejszyło rozszerzenie aorty w porównaniu z nieleczoną grupą AAA (141,2 ± 1,8%; p < 0,01).

Wskaźnik rozszerzenia obliczano według wzoru: maksymalna średnica tętniaka / natywna średnica aorty × 100. Należy zaznaczyć, że pomiary średnicy aorty wykonano po śmierci zwierząt bez utrwalania przez perfuzję, co może prowadzić do niedoszacowania rzeczywistych wartości obserwowanych in vivo pod fizjologicznym ciśnieniem wewnątrznaczyniowym. Mimo to względne różnice między grupami pozostają wiarygodne, gdyż wszystkie pomiary przeprowadzono według tej samej standaryzowanej procedury.

Czy montelukast wpływa na ekspresję metaloproteinaz macierzy?

Półilościowa analiza Western blot wykazała, że poziomy ekspresji zarówno MMP-2, jak i MMP-9 były znacząco podwyższone w grupie AAA w porównaniu z grupą kontrolną (p < 0,001). Leczenie montelukastem wyraźnie zmniejszyło ekspresję obu enzymów (p < 0,001).

Oprócz aktywnych form wykorzystanych do analizy ilościowej wykryto również prążki pro-MMP-2 i pro-MMP-9 we wszystkich grupach. Te formy prekursorowe wykazywały te same kierunkowe zmiany co aktywne enzymy – zwiększoną ekspresję u szczurów z AAA i redukcję po leczeniu montelukastem. Ta obserwacja wspiera hipotezę, że montelukast działa na wczesnych etapach procesu, regulując szlaki syntezy i aktywacji MMP.

MMP-2 i MMP-9 odgrywają kluczową rolę w degradacji macierzy pozakomórkowej (ECM) i osłabieniu ściany naczyniowej, co potwierdzono zarówno w badaniach eksperymentalnych, jak i klinicznych u ludzi. Ich hamowanie przez montelukast może bezpośrednio przyczyniać się do zachowania integralności strukturalnej ściany aorty.

Jak montelukast wpływa na markery stresu oksydacyjnego?

Uszkodzenie oksydacyjne DNA, wskazywane przez podwyższone poziomy 8-hydroksy-2′-deoksyguanozyny (8-OHdG), było znacząco wyższe w grupie AAA w porównaniu z grupą kontrolną (p < 0,001). Podawanie montelukastu istotnie zmniejszyło poziomy 8-OHdG w porównaniu z nieleczonymi szczurami AAA (p < 0,05).

Aktywność dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) – markera obrony antyoksydacyjnej – była znacząco obniżona w grupie AAA względem grupy kontrolnej (p < 0,001). Leczenie montelukastem przywróciło aktywność SOD do poziomów znacząco wyższych niż te obserwowane u nieleczonych szczurów AAA (p < 0,001). Zwiększenie aktywności SOD przez montelukast prawdopodobnie zmniejsza akumulację reaktywnych form tlenu (ROS), przerywając tym samym błędne koło stresu oksydacyjnego i zapalenia.

Aktywność mieloperoksydazy (MPO) w tkance aorty była wyraźnie zwiększona w grupie AAA w porównaniu z grupą kontrolną (p < 0,001). Montelukast znacząco zmniejszył aktywność MPO w porównaniu z nieleczonymi szczurami AAA (p < 0,05-0,001), co wskazuje na silne działanie przeciwzapalne i antyoksydacyjne. MPO, enzym pochodzący z neutrofili, przyczynia się do uszkodzenia oksydacyjnego poprzez generowanie kwasu podchlorawego i innych utleniaczy, które dodatkowo aktywują MMP i uszkadzają składniki naczyniowe.

Jakie zmiany histologiczne zaobserwowano w ścianie aorty?

Ocena histologiczna wykazała prawidłową architekturę naczyniową w grupie kontrolnej, z nienaruszonymi warstwami intima, media i adventitia oraz bez wykrywalnych zaburzeń zapalnych lub strukturalnych. W przeciwieństwie do tego grupa AAA wykazywała wyraźne zmiany patologiczne, w tym gęstą infiltrację leukocytów, wyraźną fragmentację blaszki sprężystej i rozszczepienie włókien kolagenowych, co odpowiadało znacząco podwyższonemu całkowitemu wskaźnikowi uszkodzenia histologicznego (8; p < 0,001 vs kontrola).

Leczenie montelukastem znacząco poprawiło te zmiany, co odzwierciedlała zmniejszona infiltracja komórek zapalnych, minimalne zaburzenia blaszki sprężystej i lepsza zachowana struktura kolagenu. To przełożyło się na wyraźnie niższy wskaźnik uszkodzenia (3; p < 0,01 vs AAA).

System oceny histologicznej obejmował parametry takie jak infiltracja leukocytów (0 = brak, 1 = łagodna, 2 = umiarkowana, 3 = ciężka), rozszczepienie blaszki sprężystej (0 = nienaruszony, 1 = łagodna fragmentacja, 2 = umiarkowana fragmentacja, 3 = ciężkie zniszczenie) oraz integralność włókien kolagenowych (0 = zachowana, 1 = łagodnie zaburzona, 2 = umiarkowanie zaburzona, 3 = wyraźnie zaburzona). Wszystkie skrawki oceniano przez dwóch niezależnych histologów nieznających przynależności grupowej zwierząt.

Jakie mechanizmy odpowiadają za działanie ochronne montelukastu?

Montelukast to selektywny antagonista receptora CysLT₁, blokujący działanie leukotrienów cysteinylowych takich jak LTC₄, LTD₄ i LTE₄. Leukotrieny te działają poprzez receptor CysLT₁, zwiększając przepuszczalność naczyniową i indukując skurcz mięśni gładkich. Dowody eksperymentalne sugerują, że LTD₄ może również stymulować ekspresję MMP w ścianie aorty.

W niniejszym badaniu montelukast wykazał kompleksowe działanie ochronne obejmujące kilka mechanizmów:

• Hamowanie ekspresji MMP-2 i MMP-9 – kluczowych enzymów proteolitycznych degradujących macierz pozakomórkową i osłabiających ścianę naczyniową
• Redukcja aktywności MPO – enzymu neutrofilowego promującego uszkodzenie oksydacyjne i aktywację MMP
• Przywrócenie aktywności SOD – krytycznego enzymu obrony antyoksydacyjnej, którego aktywność jest często obniżona u pacjentów z AAA
• Zmniejszenie poziomu 8-OHdG – markera uszkodzenia oksydacyjnego DNA

Należy zaznaczyć, że w badaniu nie wykonano bezpośredniego pomiaru leukotrienów cysteinylowych ani ich metabolitów, co ogranicza możliwość potwierdzenia modulacji wczesnych etapów szlaku. Ponadto nie włączono zewnętrznego modelu kontrolnego produkcji CysLT w celu weryfikacji aktywności farmakodynamicznej montelukastu w podanej dawce. Te ograniczenia ograniczają definitywne potwierdzenie hamowania specyficznego dla szlaku i wymagają dalszych badań.

Jakie znaczenie mają te wyniki dla praktyki klinicznej?

Pomimo znaczących postępów w leczeniu chirurgicznym skuteczna strategia farmakologiczna zdolna do zatrzymania postępu AAA nie została jeszcze ustalona, co podkreśla potrzebę środków celujących we wczesne mechanizmy chorobowe. W tym kontekście nasze odkrycia nie tylko potwierdzają hamujący wpływ montelukastu na ekspresję MMP, ale także dostarczają dalszego wglądu w mechanizmy poprzez wykazanie równoczesnych popraw w szlakach oksydacyjnych i zapalnych.

Przywrócenie aktywności SOD wraz z wyraźnym zmniejszeniem MPO i poziomów 8-OHdG wskazuje, że montelukast przerywa błędne koło stresu oksydacyjnego i aktywacji proteolitycznej, który przyczynia się do degeneracji ściany aorty. Te zmiany biochemiczne były zgodne z obserwacjami histologicznymi pokazującymi lepiej zachowaną strukturę włókien sprężystych i kolagenowych u zwierząt leczonych montelukastem.

„Nasze wyniki sugerują, że montelukast, antagonista receptora leukotrienowego o dobrze ugruntowanym profilu bezpieczeństwa, był związany ze zmniejszonym postępem tętniaka oraz zmianami biochemicznymi i histologicznymi wskazującymi na wzmocnioną aktywność antyoksydacyjną i przeciwzapalną” – piszą autorzy badania.

Montelukast jest lekiem o ugruntowanym bezpieczeństwie klinicznym i dostępności, co może stanowić obiecującą terapię wspomagającą w ograniczaniu postępu AAA. Pacjenci z AAA, szczególnie kwalifikujący się do leczenia zachowawczego lub oczekujący na interwencję chirurgiczną, mogą potencjalnie skorzystać na dodatkowym działaniu przeciwzapalnym i antyoksydacyjnym montelukastu.

Jednakże należy podkreślić kilka ograniczeń, które wymagają dalszych badań przed definitywnym wdrożeniem klinicznym. Badanie wykorzystywało pojedynczą dawkę montelukastu (10 mg/kg) oraz krótkoterminową obserwację (4 tygodnie). Wymagana jest dodatkowa praca w celu oceny zależności dawka-odpowiedź, długoterminowych wyników oraz możliwości przeniesienia na ludzi. Ponadto pomiar średnicy aorty przeprowadzono bez perfuzji, co może prowadzić do niedoszacowania rzeczywistych wartości in vivo.

Czy montelukast może stać się nową opcją terapeutyczną w AAA?

Badanie wykazało, że montelukast łagodzi rozwój tętniaka aorty brzusznej u szczurów poddanych przyaortalnej aplikacji CaCl₂. Efekty ochronne montelukastu wydają się być pośredniczone przez hamowanie aktywności MMP, przywrócenie poziomów SOD oraz redukcję uszkodzenia oksydacyjnego napędzanego przez MPO. Poprzez łagodzenie zarówno mechanizmów zapalnych, jak i oksydacyjnych montelukast przyczynia się do zachowania struktury ściany aorty. Te odkrycia, zgodne z wcześniejszymi modelami mysimi i indukowanymi elastazą, dostarczają dodatkowego wglądu w mechanizmy, podkreślając rolę montelukastu w modulowaniu obrony antyoksydacyjnej w modelu szczurzym. Biorąc pod uwagę jego ugruntowane bezpieczeństwo kliniczne i dostępność, montelukast może stanowić obiecującą terapię wspomagającą w ograniczaniu postępu AAA. Wymagane są dalsze badania przedkliniczne i kliniczne w celu potwierdzenia tych efektów i określenia optymalnych warunków terapeutycznych.