Συμβολή στη θεραπεία της πνευμονικής ίνωσης με αντιοξειδωτικά και αντιαποπτωτικά φάρμακα: (πειράματα σε επίμυες)
Creators: name: Τσαβλής, Δρόσος Αρ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2010
Subjects: Διάμεσα νοσήματα
Πνευμονική ίνωση
Θεραπεία
Ερυθροποιητίνη
Interstitial diseases
Pulmonary fibrosis
Treatment
Erythropoietin

description: Η πνευμονική ίνωση είναι μία φλεγμονώδης οντότητα που ανήκει στις διάχυτες παθήσεις του πνευμονικού παρεγχύματος, έχει προοδευτικά επιδεινούμενη πορεία, η οποία οδηγεί στο θάνατο, και χαρακτηρίζεται από μεταπλασία ινοβλαστών και υπερβολική εναπόθεση κολλαγόνου και εξωκυττάριων πρωτεϊνών στο διάμεσο πνευμονικό χώρο. Η κλινική της εικόνα χαρακτηρίζεται από δύσπνοια στην εύκολη κόπωση, τρίζοντες ήχους κατά την ακρόαση των πνευμόνων άμφω, ξηρό βήχα, πληκτροδακτυλία και αναπνευστική ανεπάρκεια τύπου Ι ή τύπου ΙΙ. Η διάγνωση βασίζεται στην κλινική εξέταση, τη σπιρομέτρηση, την αξονική τομογραφία υψηλής ευκρίνειας, τη βρογχοσκόπηση και το BALF καθώς, σπανιότερα, και τη βιοψία πνεύμονα. Η αιτιολογία της πνευμονικής ίνωσης παραμένει αδιευκρίνιστη. Υπάρχουν μόνο υποθέσεις που αφορούν σε γενετικούς, περιβαλλοντικούς και λοιμώδεις παράγοντες (ιός Ebstein Barr, ιός της γρίππης, ιός της ηπατίτιδας C), διάφορα φάρμακα (αντικαταθλιπτικά, β-αποκλειστές, αντιβιοτικά, μη στεροειδή αντιφλεγμονώδη κλπ) και το κάπνισμα. Η παθοφυσιολογία της νόσου αποτελεί ένα άλυτο γρίφο για πολλές γενιές ερευνητών. Είναι βέβαιο ότι πρόκειται για μια πολυπαραγοντική νόσο, η οποία προσβάλλει το διάμεσο πνευμονικό χώρο, όπου προκαλεί και συντηρεί μία εξαιρετικά ανθεκτική, φλεγμονώδη εξεργασία, που επιδεινώνεται συνεχώς οδηγώντας με μαθηματική ακρίβεια στην αναπνευστική ανεπάρκεια και το θάνατο. Οι δύο, πάντως, πιο επικρατείς απόψεις σχετικά με την παθογένεια της νόσου είναι αυτή της μη αναστρέψιμης φλεγμονώδους διαδικασίας και αυτή της παθολογικής επούλωσης του επιθηλίου μετά από βλάβη. Ακόμα λιγότερα είναι γνωστά για τη θεραπεία της πνευμονικής ίνωσης. Γίνονται συνεχώς προσπάθειες να βρεθούν νέα φάρμακα που να καθυστερούν την πορεία της νόσου ή και να την αναστέλουν πλήρως, όμως μέχρι σήμερα τα αποτελέσματα είναι πενιχρά. Χρησιμοποιούνται κυρίως ανοσοκατασταλτικά φάρμακα (αζαθειοπρίνη και κυκλοφωσφαμίδη), κορτικοστεροειδή και σπανιότερα κολχικίνη, κυκλοσπορίνη ή χλωραμβουκίλη. Γίνεται, λοιπόν, σαφές ότι είναι αναγκαία η συνεχής έρευνα για την ανεύρεση νέων σκευασμάτων κατά της πνευμονικής ίνωσης και μάλιστα, λόγω της πολυπαραγοντικής φύσης της νόσου, πρέπει να στραφούν οι μελέτες προς την κατεύθυνση φαρμακευτικών ουσιών με πολλαπλή δράση, ώστε να την προσεγγίσουν από διαφορετικές οδούς και να βάλουν εναντίον της με όσο το δυνατόν μεγαλύτερη εξειδίκευση. Στην παρούσα μελέτη έγινε προσπάθεια να διερευνηθούν οι πιθανές αντιφλεγμονώδεις, αντιοξειδωτικές και αντιαποπτωτικές δράσεις της ερυθροποιητίνης κατά της πνευμονικής ίνωσης. Αναπτύχθηκε επιτυχώς ένα πειραματικό μοντέλο πνευμονικής ίνωσης με ενδοτραχειακή χορήγηση μπλεομυκίνης σε επίμυες της φυλής Wistar και εξετάστηκε η επίδραση που έχει η ερυθροποιητίνη στη φλεγμονή και ίνωση που προκαλεί η μπλεομυκίνη. Χρησιμοποιήθηκαν 50 επίμυες, οι οποίοι χωρίστηκαν σε 5 ομάδες. Ομάδα 1: ζώα-μάρτυρες, που δεν έλαβαν απολύτως καμία ουσία, Ομάδα 2: ζώα-μάρτυρες, που έλαβαν ενδοτραχειακά και ενδοπεριτοναϊκά φυσιολογικό όρο, Ομάδα 3: επίμυες που έλαβαν ενδοτραχειακά μπλεομυκίνη, Ομάδα 4: ζώα που έλαβαν ενδοτραχειακά μπλεομυκίνη και ενδοπεριτοναϊκά ερυθροποιητίνη, Ομάδα 5: ζώα-μάρτυρες, που έλαβαν ενδοτραχειακά φυσιολογικό ορό και ενδοπεριτοναϊκά ερυθροποιητίνη. Η επιτυχία του πειραματικού μοντέλου έγκειται στο γεγονός ότι διαπιστώθηκαν, με την ιστοχημική χρώση της αιματοξυλίνης-εωσίνης, οι βαριές βλάβες της ίνωσης στον πνευμονικό ιστό, όπως οι διάχυτες ουλές και φλεγμονώδεις εστίες, η μεγάλη διήθηση του επιθηλίου από μακροφάγα και ουδετερόφιλα και η διάβρωση των κυψελίδων και των βρογχιολίων με αποτέλεσμα τη συρρίκνωση και καταστροφή τους. Σε όλες τις ομάδες πειραματοζώων μετρήθηκε το βάρος σώματος των επίμυων, ο αιματοκρίτης και τα επίπεδα της EPO στον ορό του αίματος, την πρώτη και τελευταία ημέρα του πειράματος, και ελέγχθηκε, με ανοσοϊστοχημικές μεθόδους, η έκφραση των ενζύμων κυκλοοξυγενάση-2 (COX-2), επαγώγιμη συνθάση του οξειδίου του αζώτου (i-NOS), μεταλλοπρωτεϊνάση-9 (MMP-9), υποδοχέας της ερυθροποιητίνης (EPO-R) και κυτόχρωμα-C (cyt-C). Όσον αφορά στην έκταση των ιστολογικών βλαβών λόγω ίνωσης και στη δράση της ερυθροποιητίνης, αποδείχτηκε, με μορφομετρική ανάλυση, μία στατιστικώς σημαντική ελάττωση της έκτασης αυτών στα ζώα που έλαβαν ερυθροποιητίνη (p&lt;0.05). Οι παθολογοανατομικές αλλοιώσεις που χαρακτηρίζουν την πνευμονική ίνωση εμφανίστηκαν πιο περιορισμένες και εντοπισμένες στα ζώα που έλαβαν EPO σε σχέση με αυτά που δεν έλαβαν. Επίσης, στατιστικώς σημαντική ήταν η ελάττωση της έκφρασης όλων των ενζυμικών παραγόντων και του υποδοχέα της ερυθροποιητίνης, που μελετήθηκαν στα ζώα, στα οποία χορηγήθηκε ερυθροποιητίνη σε σύγκριση με αυτά, στα οποία δεν χορηγήθηκε (για όλα τα ένζυμα: p&lt;0.05). Κάποιοι από τους παράγοντες αυτούς, όπως είναι γνωστό από τη βιβλιογραφία, παρουσιάζουν αυξημένη έκφραση σε φλεγμονώδεις και ινωτικές εξεργασίες, όπου λαμβάνει χώρα ανεξέλεγκτη αποδόμηση του υποστρώματος (COX-2, MMP-9), άλλοι σε έντονα οξειδωτικό περιβάλλον με αυξημένη παραγωγή ελευθέρων ριζών οξυγόνου (i-NOS) και άλλοι σε συνθήκες κυτταρικού θανάτου και απόπτωσης (EPO-R, cyt-C). Η ελαττωμένη λοιπόν έκφρασή τους στους πνευμονικούς ιστούς των ζώων που έλαβαν EPO αποδεικνύει την αντιφλεγμονώδη, αντιοξειδωτική και αντιαποπτωτική δράση της ερυθροποιητίνης. Το βάρος των ζώων στα οποία χορηγήθηκε εξωγενώς EPO παρουσίασε επίσης μια στατιστικώς σημαντική αύξηση (p&lt;0.001), αντίστοιχη με το βάρος των μαρτύρων, ενώ οι μεταβολές του αιματοκρίτη και των επιπέδων της EPO στον ορό του αίματος δεν ήταν στατιστικώς σημαντικές (p&gt;0.05). Η ερυθροποιητίνη λειτούργησε ανασταλτικά για την πορεία της πνευμονικής ίνωσης, βελτιώνοντας ή διατηρώντας σταθερές σε έκταση και βαρύτητα τις ιστικές βλάβες, μειώνοντας το οξειδωτικό φορτίο, περιορίζοντας την απόπτωση και εξασφαλίζοντας στα πειραματόζωα, στα οποία χορηγήθηκε, καλό αερισμό των πνευμόνων και σταθερό μεταβολισμό του οργανισμού. Είναι προφανές ότι λόγω των πολλαπλών ιδιοτήτων της, θα μπορούσε να αποτελέσει αντικείμενο ευρείας έρευνας, ώστε να αποσαφηνιστεί πλήρως ο υποκείμενος μηχανισμός της προστατευτικής της δράσης στην πνευμονική ίνωση και να αποτελέσει στο μέλλον μία δυναμική λύση ενάντια στη θανατηφόρο αυτή νόσο. Η παρούσα μελέτη έκανε μία προσπάθεια να συνεισφέρει προς αυτήν την κατεύθυνση και τα αποτελέσματά της να αποτελέσουν αφετηρία για μεγαλύτερη έρευνα γύρω από τη σχέση που μπορεί να έχει η ερυθροποιητίνη με τη θεραπεία της πνευμονικής ίνωσης.
description: Pulmonary fibrosis is an inflammatory entity belonging to diffuse disease of the lung parenchyma, it has a progressively deteriorating course leading to death, and is characterized by fibroblasts’ proliferation and excessive deposition of collagen and extracellular proteins in interstitial pulmonary space. clinical features include dyspnea in easy fatigue, bilateral crepitations on auscultation, dry cough, pliktrodaktylia and respiratory failure type I or type II. The diagnosis is based on clinical examination, lung function tests, computed tomography of high resolution (HRCT), bronchoscopy and BALF and, rarely, lung biopsy.The etiology of pulmonary fibrosis remains unclear. There are only hypotheses relating to genetic, environmental and infectious agents (Ebstein Barr virus, influenza virus, Hepatitis C), various medications (antidepressants, beta blockers, antibiotics, non-steroidal anti-inflammatory, etc.) and smoking. The pathophysiology of the disease is an unsolved puzzle for many generations of researchers. It certainly is a multifactorial disease, which affects the pulmonary interstitial space, where it creates and maintains an extremely durable inflammatory process, which deteriorates consistently and leads to respiratory failure and death. However, the two most prevailing views on the pathogenesis of the disease is the irreversible inflammatory process and the pathological epithelial healing after injury. Even less is known about the treatment of pulmonary fibrosis. There are constant endeavours to find new drugs to delay the progress of disease or to completely inhibit it, but so far the results are disappointing. Mainly, immunosuppressive drugs (azathioprine and cyclophosphamide), corticosteroids, and rarely colchicine, cyclosporine, or chlorambucil are used. The multifactorial nature of the disease creates the need for continuing the research to find new drugs against pulmonary fibrosis which, should turn towards those drugs with multiple actions in order to reach the disease from different directions and attack it with the biggest possible specialization. This study attempted to investigate the potential anti-inflammatory, antioxidant and antiapoptotic actions of erythropoietin against pulmonary fibrosis. An animal model of pulmonary fibrosis, caused by bleomycin intratracheal administration in Wistar rats, was successfully developed and the effect of erythropoietin on inflammation and fibrosis, caused by bleomycin, was examined. Fifty rats were used, which were divided into five groups. Group 1: animals-witnesses, which did not receive any substance at all, Group 2: animals-witnesses which received saline intratracheally and intraperitoneally, Group 3: rats treated only with bleomycin intratracheally, Group 4: animals treated with bleomycin intratracheally and erythropoietin intraperitoneally, Group 5: animals-witnesses, which received saline intratrachealy and erythropoietin intraperitoneally. The success of the model was due to the fact that with the histochemical stain of heamatoxiline-eosin the severe damage caused by the fibrosis to the lung tissue was proven, such as scars and diffuse inflammatory outbreaks, vast infiltration of the epithelium by macrophages and neutrophils and erosion of the alveoli and bronchioles, which led to their reduction and destruction. In all groups of animals, the body weight of rats, the hematocrit and the serum levels of EPO were measured the first and last day of the experiment, and the expression of the enzymes cyclooxygenase-2 (COX-2), inducible synthase of nitric oxide (i-NOS), metalloproteinase-9 (MMP-9), erythropoietin receptor (EPO-R) and cytochrome-C (cyt-C) was examined by immunohistochemical methods. Regarding the extent of tissue injury due to fibrosis, proved by morphometric analysis, a statistically significant decrease in its size was found in animals treated with erythropoietin (p&lt;0.05). The pathological lesions that characterize pulmonary fibrosis appeared more limited and localized in animals treated with EPO compared to the no treated ones. Also statistically significant was the reduction of expression of the studied enzymes in animals administered with erythropoietin, compared to those which were not treated (for all enzymes: p&lt;0,05). Some of these factors, as is known from literature, are highly expressed in inflammatory and fibrotic processes, where takes place uncontrolled degradation of the matrix (COX-2, MMP-9), others in highly oxidizing environment with increased production of oxygen free radicals (i-NOS) and others in conditions of cell death and apoptosis (EPO-R, cyt-C). Thus, the reduced expression of these enzymes in lung tissues of animals treated with EPO, demonstrates the anti-inflammatory, antioxidant and antiapoptotic action of erythropoietin. The weight of animals, in which EPO was exogenously administered, also presented a statistically very significant increase (p&lt;0.001), corresponding to the weight of control animals, whereas changes in hematocrit and EPO serum levels were not statistically significant (p&gt;0.05). Erythropoietin impedes the course of pulmonary fibrosis, improving or maintaining stable in extend and severity the tissue damage, by reducing oxidative load, reducing apoptosis and ensuring the animals, to which it was administrated, good lung ventilation and stable metabolism of the body. It is obvious that erythropoietin, thanks to its multiple properties, could be the subject of a wide research, so that the underlying mechanism of its protective action in pulmonary fibrosis is fully clarified and that it is a powerful solution against this fatal disease in the future. This study made an effort to contribute towards this direction and its results constitute a starting point for more research of the relationship that erythropoietin may have with the treatment of pulmonary fibrosis