Czy empagliflozyna może zmienić podejście do leczenia raka prostaty?
Empagliflozyna, inhibitor kotransportera sodowo-glukozowego 2 (SGLT2), powszechnie stosowana w leczeniu cukrzycy typu 2, wykazuje obiecujące działanie przeciwnowotworowe w raku prostaty, zarówno jako monoterapia, jak i w połączeniu z docatakselem. Badania przeprowadzone na liniach komórkowych LNCaP (wrażliwych na androgeny) i DU-145 (niewrażliwych na androgeny) dostarczyły nowych dowodów na potencjalną skuteczność tego połączenia w leczeniu raka prostaty, w tym jego opornej na kastrację postaci (CRPC).
Rak prostaty stanowi poważne wyzwanie dla systemów opieki zdrowotnej na całym świecie. W 2022 roku zdiagnozowano ponad 1,46 miliona nowych przypadków i odnotowano 396 792 zgonów z powodu tego nowotworu. Prognozy wskazują na dalszy wzrost zachorowalności – do 2040 roku liczba nowych przypadków może przekroczyć 2,17 miliona, a liczba zgonów 720 tysięcy. Standardowe leczenie opiera się głównie na docetakselu i terapii hormonalnej, jednak większość pacjentów nieuchronnie rozwija oporność na te metody, co prowadzi do rozwoju CRPC. Mediana czasu odpowiedzi na docetaksel wynosi zaledwie 7-8 miesięcy, co podkreśla pilną potrzebę opracowania nowych strategii terapeutycznych.
Jakie mechanizmy kryją się za działaniem empagliflozyny?
Badania Zheng i współpracowników z 2024 roku, wykorzystujące randomizację mendlowską i analizę obserwacyjną, dostarczyły dowodów na korzystny wpływ inhibicji SGLT2 w redukcji ryzyka raka prostaty. Co istotne, analizy immunohistochemiczne potwierdziły ekspresję SGLT2 w tkankach raka prostaty, która była 2,02 razy wyższa niż w sąsiadujących tkankach prawidłowych. Wśród inhibitorów SGLT2, empagliflozyna wykazuje jedną z najwyższych selektywności wobec SGLT2 w porównaniu do SGLT1 (2680:1).
Mechanizm działania empagliflozyny w kontekście przeciwnowotworowym związany jest z hamowaniem aktywności mTOR – nie tylko poprzez aktywację AMPK, jak wykazano w badaniach Chaube i współpracowników (2015), ale również poprzez hamowanie Akt, co zaobserwowano w komórkach raka piersi ER-dodatnich (Karzoon i współpracownicy, 2025). Zgodnie z hipotezą badaczy, empagliflozyna zwiększa wewnątrzkomórkowe stężenie AMP, co aktywuje AMPKα. Ta aktywacja prowadzi do hamowania p70S6 K1 (substratu mTORC1) oraz Akt. Dodatkowo, PRAS40 – 40-kDa substrat Akt bogaty w prolinę i składnik mTORC1 – funkcjonuje na skrzyżowaniu szlaków PI3K/Akt i mTOR. Jego fosforylacja, często związana z progresją guza w raku prostaty, powoduje odłączenie PRAS40 od mTORC1, znosząc jego hamujący wpływ na aktywność mTORC1.
Czy synergistyczne połączenie empagliflozyny z docetakselem to klucz do lepszej terapii?
W prezentowanym badaniu oceniono cytotoksyczność empagliflozyny i docetakselu wobec linii komórkowych LNCaP i DU-145. Docetaksel wykazał znacznie wyższą aktywność przeciwnowotworową niż empagliflozyna, z wartościami IC50 wynoszącymi odpowiednio 17,86 μM vs 378,6 μM dla LNCaP oraz 15,66 μM vs 253 μM dla DU-145. Komórki DU-145 okazały się bardziej wrażliwe na oba leki. Co szczególnie interesujące, kombinacja empagliflozyny z docetakselem wykazała działanie synergistyczne, co potwierdzono obliczając współczynnik kombinacji (CI) metodą Chou-Talalay. Wartości CI poniżej 1 wskazywały na synergię, która była najsilniejsza przy wyższych stężeniach obu leków.
W komórkach LNCaP, leczenie 300 μM empagliflozyną w połączeniu z docetakselem w dawkach od 2,5 μM do 20 μM konsekwentnie dawało wartości CI poniżej 1, wskazując na synergistyczne działanie. Najsilniejszą synergię zaobserwowano przy kombinacji 300 μM empagliflozyny z 20 μM docetakselu. W przypadku komórek DU-145, wszystkie testowane kombinacje, z wyjątkiem 150 μM empagliflozyny z docetakselem w dawkach między 1,25 μM a 2,5 μM, wykazywały wartości CI poniżej 1, co potwierdza synergistyczny efekt w szerokim zakresie dawek.
Dodatkowo, obliczono wskaźnik redukcji dawki (DRI), który przekraczał wartość 1 dla większości testowanych kombinacji, co sugeruje, że zastosowanie tych leków w połączeniu pozwala na znaczące zmniejszenie ich dawek przy zachowaniu skuteczności terapeutycznej. Jest to szczególnie istotne w kontekście ograniczania toksyczności docetakselu. Na podstawie obserwowanych efektów cytotoksycznych, do dalszych badań wybrano kombinację 380 μM empagliflozyny z 18 μM docetakselu dla komórek LNCaP oraz 260 μM empagliflozyny z 16 μM docetakselu dla komórek DU-145.
Jak empagliflozyna moduluję wewnątrzkomórkowe szlaki sygnalizacyjne?
Analizy molekularne wykazały, że empagliflozyna, zarówno w monoterapii jak i w połączeniu z docatëkselem, aktywuje kinazę aktywowaną AMP (AMPKα) w sposób zależny od czasu, z silniejszym efektem obserwowanym po 48 godzinach. W komórkach DU-145 empagliflozyna zwiększała poziom p-AMPKα około 22-krotnie po 48 godzinach, podczas gdy w komórkach LNCaP obserwowano 7-krotny wzrost. Aktywacja AMPKα prowadziła do zahamowania szlaku mTOR, co skutkowało zmniejszeniem fosforylacji p70S6 K1 i PRAS40 – kluczowych efektorów tego szlaku.
Interesujące różnice zaobserwowano w odpowiedzi p-Akt na empagliflozynę między badanymi liniami komórkowymi. W komórkach LNCaP empagliflozyna znacząco obniżała poziom p-Akt, podczas gdy w komórkach DU-145 nie obserwowano istotnych zmian. Ta różnica może wynikać z zależności od receptora androgenowego (AR) – LNCaP są AR-dodatnie, natomiast DU-145 są AR-ujemne. Sugeruje to, że empagliflozyna może modulować aktywność AR, co prowadzi do silniejszego zahamowania szlaku PI3K/Akt w kontekstach zależnych od AR.
Rola AMPKα w raku prostaty pozostaje złożona i niejednoznaczna, co wymaga ostrożnej interpretacji jej działania. Niektórzy badacze sugerują, że AMPK początkowo działa jako supresor nowotworowy we wczesnych stadiach nowotworzenia, ale później przechodzi do bardziej onkogennej roli w zaawansowanych stadiach, przyczyniając się do oporności na terapię i nawrotu nowotworu. Z drugiej strony, aktywatory AMPK, takie jak AICAR (aminoimidazolo-4-karboksamido-1-β-D-rybofuranozyd), mimetyk AMP, wykazały działanie antyproliferacyjne zarówno w modelach wrażliwych na androgeny, jak i CRPC, wraz ze spójnym zmniejszeniem syntezy kwasów tłuszczowych de novo. Sahra i współpracownicy (2008) wykazali, że metformina skutecznie hamuje proliferację komórek raka prostaty i wzrost guza w modelach ksenograftowych. Podobnie MT 63-78, specyficzny allosteryczny aktywator AMPK, hamuje proliferację różnych komórek nowotworowych in vitro i hamuje wzrost guzów wrażliwych na androgeny in vivo. Wyniki niniejszego badania są zgodne z tymi obserwacjami – empagliflozyna i jej kombinacja z docatëkselem aktywują AMPKα w sposób zależny od czasu, a podwyższone poziomy korelują ze znacznie zmniejszoną żywotnością komórek w liniach komórkowych przerzutowego raka prostaty.
Podwyższona synteza białek wynikająca z nadmiernej aktywacji mTOR jest charakterystyczną cechą raka prostaty. Zmiany te są wywoływane przez androgeny, a także przez zaburzony szlak sygnałowy PTEN/PI3K/Akt/mTOR, który jest zakłócony w znacznej części przypadków raka prostaty. W szczególności, supresor nowotworowy PTEN jest dotknięty delecjami i/lub mutacjami w około 15-20% przypadków pierwotnego raka prostaty i ponad 40-60% przypadków przerzutowego raka prostaty. Empagliflozyna, zarówno samodzielnie, jak i w połączeniu z docatëkselem, znacząco zmniejszała ekspresję p-p70S6 K1 w liniach komórkowych LNCaP i DU145. Efekty empagliflozyny były ściśle związane ze zwiększonymi poziomami p-AMPKα. Mechanizm działania empagliflozyny wydaje się opierać na aktywacji AMPKα, która hamuje mTORC1, zapobiegając fosforylacji i aktywacji p70S6 K1, kluczowego efektora sygnalizacji mTOR. Podczas gdy indywidualne efekty empagliflozyny i docatëkselem na poziomy p-p70S6 K1 w komórkach LNCaP były umiarkowane, ich kombinacja skutkowała uderzającym zmniejszeniem aktywności p70S6 K1 o ponad 98%. To znaczące zmniejszenie sugeruje synergistyczne współdziałanie między dwoma lekami w komórkach LNCaP, potencjalnie wzmacniając ich skuteczność przeciwnowotworową.
W komórkach raka piersi MCF-7, empagliflozyna znacząco zmniejszyła aktywność Akt, prawdopodobnie poprzez aktywację szlaku FOXO3a-PTEN. Natomiast w komórkach LNCaP, gdzie PTEN jest utracony, zmniejszenie aktywności Akt było mniej wyraźne, co wskazuje, że empagliflozyna może hamować Akt poprzez dodatkowe mechanizmy niezależne od szlaku FOXO3a-PTEN.
Aktywność PRAS40 jest głównie regulowana poprzez fosforylację. Gdy jest fosforylowany przez Akt na Thr246 i przez mTORC1 na Ser183, PRAS40 odłącza się od mTORC1, znosząc swój hamujący wpływ na sygnalizację mTORC1. W rezultacie fosforylacja PRAS40 na Thr246 jest ściśle związana z aktywnością Akt. W komórkach LNCaP traktowanych empagliflozyną, zmniejszenie aktywności Akt prowadziło do odpowiedniego zmniejszenia poziomów p-PRAS40. Jednakże w komórkach DU145, gdzie empagliflozyna nie zmieniała znacząco poziomów p-Akt, poziomy p-PRAS40 wykazywały jedynie niewielką zmianę. Co ciekawe, leczenie kombinacyjne z docatëkselem wzmacniało efekty empagliflozyny, biorąc pod uwagę, że docetaksel silnie hamował aktywność Akt zarówno w komórkach LNCaP, jak i DU145.
Jakie są kliniczne implikacje i ograniczenia badań nad empagliflozyną?
Pomimo obiecujących wyników, badanie ma pewne ograniczenia. Wartości IC50 empagliflozyny obserwowane in vitro (253-378,6 μM) znacznie przekraczają stężenia osiągalne w surowicy pacjentów przy standardowych dawkach klinicznych (0,259-2,39 μM). Ponadto, wszystkie eksperymenty przeprowadzono w warunkach in vitro, co nie odzwierciedla w pełni mikrośrodowiska guza. Konieczne są dalsze badania na modelach zwierzęcych oraz opracowanie strategii zwiększających akumulację empagliflozyny w tkankach nowotworowych.
Wartości IC50 docetakselu obserwowane w badaniu (15,66 μM w DU-145 i 17,86 μM w LNCaP) są zgodne z wcześniejszym badaniem Fujiike i współpracowników (2024), którzy raportowali wartości IC50 11,06 μM i 14,23 μM w komórkach DU-145. Jednakże, wartości IC50 docetakselu są konsekwentnie raportowane w zakresie nanomolarnym. Stosunkowo wyższe wartości IC50 obserwowane w tym badaniu mogą odzwierciedlać zmniejszoną wrażliwość tych linii komórkowych na docetaksel.
Wartości IC50 empagliflozyny w różnych liniach komórkowych raka piersi wahają się od 50 do 320 μM. Na przykład, Nalla i Khairnar (2023) raportowali IC50 320 μM w komórkach MCF-7, co jest zgodne z wynikami niniejszego badania. Ta zmienność w wartościach IC50 może wynikać z wielu czynników, w tym różnic w stężeniach glukozy w medium hodowlanym. W badaniu wykorzystano medium RPMI-1640 zawierające 200 mg/dl glukozy, naśladujące środowisko cukrzycowe, podczas gdy poziomy glukozy w tkankach nowotworowych są znacznie niższe, z raportowanymi wartościami 2,1 mg/dl w raku okrężnicy i 7,2 mg/dl w raku żołądka. Różnice metodologiczne, takie jak wybór techniki testowej (np. xCELLigence, Alamar Blue lub MTT), mogą również przyczyniać się do tych rozbieżności.
Synergistyczne działanie empagliflozyny i docetakselu może mieć istotne implikacje kliniczne, szczególnie w leczeniu CRPC, gdzie oporność na standardowe terapie stanowi poważne wyzwanie. Kombinacja tych leków mogłaby umożliwić redukcję dawki docetakselu, minimalizując jego toksyczność, przy jednoczesnym zachowaniu lub nawet zwiększeniu skuteczności terapeutycznej.
Podsumowując, empagliflozyna wykazuje działanie przeciwnowotworowe w raku prostaty poprzez aktywację AMPKα i hamowanie szlaku mTOR oraz jego efektorów. Jej połączenie z docetakselu wykazuje synergistyczne działanie przeciwnowotworowe, co może otworzyć nowe perspektywy w leczeniu raka prostaty, w tym jego opornej na kastrację postaci. Te obiecujące wyniki uzasadniają dalsze badania kliniczne, które mogłyby potwierdzić potencjalne korzyści z repozycjonowania empagliflozyny w onkologii.
Podsumowanie
Empagliflozyna, inhibitor SGLT2 stosowany w leczeniu cukrzycy typu 2, wykazuje znaczący potencjał w terapii raka prostaty. Badania na liniach komórkowych LNCaP i DU-145 potwierdziły jej działanie przeciwnowotworowe, szczególnie w połączeniu z docetakselem. Mechanizm działania empagliflozyny opiera się na aktywacji kinazy AMPKα oraz hamowaniu szlaku mTOR i jego efektorów. Kombinacja z docetakselem wykazuje działanie synergistyczne, co może umożliwić redukcję dawki chemioterapeutyku przy zachowaniu skuteczności leczenia. Ekspresja SGLT2 w tkankach nowotworowych jest ponad dwukrotnie wyższa niż w tkankach zdrowych, co dodatkowo uzasadnia potencjalne zastosowanie empagliflozyny w onkologii. Mimo obiecujących wyników, konieczne są dalsze badania kliniczne ze względu na różnice między stężeniami leku osiągalnymi in vitro a tymi możliwymi do uzyskania w warunkach klinicznych.
