Empagliflozyna w terapii zapalenia dróg oddechowych – nowe badanie

Czy zaprojektowano badanie wpływu MGO i empagliflozyny poprawnie?

W badaniu przedklinicznym analizowano wpływ empagliflozyny, inhibitora SGLT2, na model alergicznego zapalenia dróg oddechowych indukowanego owalbuminą (OVA) u myszy eksponowanych na methylglyoxal (MGO). Eksperyment przeprowadzono na samcach myszy C57BL/6, które przez 12 tygodni otrzymywały 0,5% MGO w wodzie pitnej, a w ostatnich dwóch tygodniach podawano im empagliflozynę (10 mg/kg/dzień doustnie).

Badana populacja obejmowała myszy podzielone na osiem grup eksperymentalnych (n=5 w każdej grupie), z uwzględnieniem różnych kombinacji leczenia: kontrolne, eksponowane na MGO, leczone empagliflozyną oraz poddane wyzwaniu OVA lub instylacji PBS. Protokół badawczy obejmował immunizację OVA w 10. i 11. tygodniu oraz donosowe podanie antygenu w 12. tygodniu eksperymentu. Szczegółowo, myszy były aktywnie immunizowane poprzez podskórne wstrzyknięcie 100 μg OVA emulgowanego w 1,6 mg wodorotlenku glinu w dniach 0 i 7, a następnie wyzwane donosowo OVA (10 μg w 50 μL PBS) czterokrotnie w ciągu dwóch dni.

Jakie mechanizmy napędzają zapalenie dróg oddechowych?

Główne wyniki badania wykazały, że ekspozycja na MGO znacząco nasilała zapalenie dróg oddechowych indukowane OVA, co manifestowało się zwiększoną migracją komórek zapalnych, szczególnie eozynofilów, do płynu oskrzelowo-pęcherzykowego (BALF) i regionów okołooskrzelowych. MGO powodował również zwiększoną produkcję śluzu i odkładanie kolagenu w tkance płucnej. Ponadto, ekspozycja na MGO podwyższała poziomy cytokin typu 2: IL-4, IL-5, IL-13 oraz eotaksyny i TNF-α w BALF. Terapia empagliflozyną skutecznie łagodziła te efekty, przywracając parametry zapalne do poziomów obserwowanych przy samym wyzwaniu OVA.

Astma klasyczna alergiczna związana z odpowiedzią immunologiczną typu 2 jest głównie napędzana przez aktywację limfocytów T pomocniczych 2 (Th2), które koordynują kaskadę prozapalnych zdarzeń charakterystycznych dla fenotypu z wysoką aktywnością immunologiczną typu 2. Charakteryzuje się ona nadmierną produkcją immunoglobuliny E (IgE) i cytokin typu 2, takich jak IL-4, IL-5 i IL-13, a także eotaksyny-1, selektywnego chemoatraktanta eozynofilów (chemokina CCL11), które odgrywają kluczową rolę w astmie.

W przeprowadzonym badaniu, analiza histopatologiczna z użyciem barwienia hematoksyliną i eozyną (H&E) wykazała znaczne nagromadzenie komórek zapalnych i eozynofilów w regionach okołooskrzelowych, które było istotnie zwiększone przez ekspozycję na MGO. Leczenie empagliflozyną spowodowało niewielką, ale znaczącą redukcję całkowitej liczby komórek zapalnych, bez wpływu na liczbę eozynofilów w miąższu płucnym. Jednakże, leczenie empagliflozyną jednocześnie z ekspozycją na MGO łagodziło migrację komórek całkowitych i eozynofilów do dróg oddechowych.

Czy empagliflozyna modyfikuje szlak MGO i odpowiedź immunologiczną?

Co istotne, empagliflozyna znacząco obniżała poziomy MGO w surowicy oraz poziom immunoreaktywności MG-H1 (głównego produktu glikacji powstającego z MGO) w tkance płucnej. Dodatkowo, leczenie empagliflozyną zwiększało aktywność enzymatyczną glioksalazy 1 (GLO 1), kluczowego enzymu w detoksykacji MGO, bez wpływu na ekspresję białka GLO 1. GLO 1 jest kluczowym enzymem w komórkowym szlaku detoksykacji MGO, który wymaga glutationu jako prekursora i katalizuje konwersję MGO do kwasu D-mlekowego, chroniąc w ten sposób komórki przed stresem dikarbonylowym.

Badanie wykazało również, że empagliflozyna zwiększała poziomy przeciwzapalnej IL-10 w BALF myszy eksponowanych na MGO, sugerując dodatkowy mechanizm łagodzenia procesu zapalnego. IL-10 pochodząca z makrofagów i innych typów komórek jest cytokiną przeciwzapalną, która hamuje odpowiedzi immunologiczne dróg oddechowych poprzez hamowanie produkcji cytokin typu 2 i TNF-α, co przypuszczalnie pomaga ograniczyć zapalenie eozynofilowe i nadreaktywność oskrzeli.

Ponadto, leczenie empagliflozyną znacząco obniżało poziomy IgE w surowicy myszy uczulonych na OVA, co wskazuje na potencjalny wpływ na odpowiedź immunologiczną typu 2. Poziomy IgE w surowicy były znacznie podwyższone u myszy uczulonych na OVA w porównaniu z grupą nieuczuloną. Ekspozycja na MGO nie wpływała znacząco na poziomy IgE u myszy uczulonych na OVA, ale empagliflozyna podawana samodzielnie lub w połączeniu z ekspozycją na MGO znacząco redukowała poziomy IgE.

Wyniki te sugerują, że inhibitory SGLT2, takie jak empagliflozyna, mogą stanowić obiecującą strategię terapeutyczną w astmie, szczególnie w fenotypach związanych z zaburzeniami metabolicznymi, takimi jak otyłość i cukrzyca typu 2, gdzie poziomy MGO są podwyższone. Mechanizm działania empagliflozyny, polegający na eliminacji MGO i zwiększeniu aktywności GLO 1, może być kluczowy w łagodzeniu zapalenia alergicznego dróg oddechowych w warunkach stresu dikarbonylowego.

Podsumowanie

Badanie przedkliniczne przeprowadzone na myszach C57BL/6 wykazało skuteczność empagliflozyny w łagodzeniu alergicznego zapalenia dróg oddechowych wywołanego owalbuminą (OVA) w warunkach ekspozycji na methylglyoxal (MGO). Ekspozycja na MGO nasilała stan zapalny, zwiększając migrację komórek zapalnych, szczególnie eozynofilów, oraz poziomy cytokin typu 2. Empagliflozyna skutecznie redukowała te efekty poprzez obniżenie poziomów MGO w surowicy, zwiększenie aktywności glioksalazy 1 (GLO 1) i poziomu przeciwzapalnej IL-10. Dodatkowo, lek obniżał poziomy IgE w surowicy myszy uczulonych na OVA. Wyniki sugerują potencjalne zastosowanie inhibitorów SGLT2 w terapii astmy, zwłaszcza u pacjentów z zaburzeniami metabolicznymi.