Metionina chroni słuch przed uszkodzeniem wywołanym lekami

Czy metionina może zrewolucjonizować ochronę słuchu?

Metionina skuteczniejsza niż glutation w ochronie słuchu przed ototoksycznością wywołaną lekami – wyniki nowego badania

Ototoksyczność indukowana przez leki stanowi poważne wyzwanie w praktyce klinicznej, szczególnie gdy pacjenci otrzymują jednocześnie antybiotyki aminoglikozydowe i diuretyki pętlowe. Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie “Biomedicines” dostarcza interesujących danych na temat potencjalnych strategii ochronnych, które mogą zapobiegać utracie słuchu wywołanej tymi lekami.

Naukowcy przeprowadzili kompleksowe badanie porównawcze dwóch znanych antyoksydantów – metioniny (MET) i glutationu (GLUT) – w kontekście ich zdolności do łagodzenia ototoksyczności wywołanej przez amikacynę (AMI) i furosemid (FUR) w modelu zwierzęcym. Badanie to jest szczególnie istotne dla pacjentów poddawanych ciągłej ambulatoryjnej dializie otrzewnowej (CAPD) z powodu zapalenia otrzewnej, którzy często otrzymują jednocześnie aminoglikozydy i diuretyki pętlowe.

Mechanizm ototoksyczności wywołanej przez leki jest dobrze poznany. Aminoglikozydy zwykle wywołują stres oksydacyjny, prowadzący do trwałej utraty komórek włosowych, podczas gdy diuretyki pętlowe powodują obrzęk stria vascularis z towarzyszącym tymczasowym zmniejszeniem potencjału ślimakowego. Nadprodukcja reaktywnych form tlenu (ROS) zaburza wewnątrzkomórkową równowagę redoks, powodując depolaryzację mitochondriów, co aktywuje kaspazę-3, prowadząc do uszkodzenia komórek słuchowych w wyniku apoptozy i ferroptoza.

“Mechanizmy molekularne otoprotektywnego działania metioniny mogą być związane z jej właściwościami przeciwutleniającymi z odwracalnymi grupami sulfhydrylowymi” – piszą autorzy badania, podkreślając, że MET działa jako bezpośredni zmiatacz wolnych rodników i może zasilać szlak glutationu.

Liczne dowody wskazują, że metionina hamuje procesy ROS poprzez bezpośrednie wychwytywanie wolnych rodników, tworząc sulfotlenek metioniny, oraz poprzez zwiększanie wewnątrzkomórkowych zapasów glutationu w wyniku dostarczania cysteiny do endogennej syntezy GLUT. Z kolei glutation odgrywa kluczową rolę w detoksykacji antybiotyków aminoglikozydowych i znacząco zmniejsza uszkodzenia ślimaka powodowane przez amikacynę i gentamycynę u zwierząt doświadczalnych.

Czy metionina chroni słuch w eksperymentach?

W eksperymencie wykorzystano 144 młode myszy (14-21 dni), które losowo przydzielono do 24 grup eksperymentalnych po 6 zwierząt. Badacze mierzyli odpowiedzi pnia mózgu na bodźce słuchowe (ABR) przed i po podaniu leków, określając spadek progu słuchowego o 20% (HTDD₂₀) i 50% (HTDD₅₀). Zarówno MET, jak i GLUT podawano 60 minut przed zastosowaniem leków ototoksycznych.

Myszy zostały znieczulone mieszaniną ketaminy (100 mg/kg masy ciała) i ksylazyny (10 mg/kg masy ciała) podawaną dootrzewnowo. Po indukcji znieczulenia, zwierzęta umieszczano indywidualnie na podkładce grzewczej, aby utrzymać stałą temperaturę ciała (37 ± 0,5°C). Głębokość znieczulenia oceniano co 15 minut przez cały czas trwania eksperymentu, sprawdzając odruchy (dotyk rogówki, zgięcie stopy), a temperaturę rdzenia monitorowano sondą doodbytniczą.

Komputerowo wspomagana jednostka Interacoustics Eclipse EP15 (Middelfart, Dania) mierzyła i zbierała odpowiedzi pnia mózgu na bodźce słuchowe (ABR) u myszy. Naprzemienne kliknięcia generowane do lewego ucha każdej myszy pozwalały na rejestrację ABR za pomocą elektrod podskórnych umieszczonych w pobliżu małżowiny usznej po tej samej stronie, wierzchołka i małżowiny usznej po przeciwnej stronie, z elektrodą uziemiającą umieszczoną wzdłuż tułowia.

Wyniki badania jednoznacznie wskazują, że metionina wykazała znacznie większą skuteczność w ochronie przed ototoksycznością niż glutation. Kiedy MET (500 mg/kg) podawano zwierzętom otrzymującym AMI, wartości HTDD₂₀ i HTDD₅₀ wzrosły odpowiednio o 16% i 13%. Oznacza to, że wyższe dawki amikacyny były potrzebne, aby wywołać ten sam stopień utraty słuchu. Co ciekawe, GLUT nie tylko nie chronił przed utratą słuchu, ale w niektórych przypadkach nawet zmniejszał wartości HTDD, sugerując brak efektu ochronnego.

Szczególnie znaczące wyniki zaobserwowano, gdy MET dodawano do kombinacji AMI i FUR. W tym przypadku metionina znacząco zwiększyła wartość HTDD₅₀ dla AMI o 64% (p < 0,05) oraz wartości HTDD₂₀ i HTDD₅₀ dla FUR odpowiednio o 63% (p < 0,01) i 67% (p < 0,001). Czy oznacza to, że metionina może być skutecznym środkiem ochronnym w przypadkach, gdy pacjenci muszą otrzymywać jednocześnie oba ototoksyczne leki?

Jakie są kluczowe implikacje kliniczne i ograniczenia badań?

Analiza izobolograficzna wykazała, że MET wywierał działanie antagonistyczne w stosunku do kombinacji AMI i FUR, co z klinicznego punktu widzenia jest najbardziej pożądanym rodzajem interakcji. “Antagonistyczna interakcja, którą obserwuje się między lekami w eksperymentach ototoksyczności, jest najbardziej pożądaną interakcją (z klinicznego punktu widzenia), ponieważ wyższe dawki leków ototoksycznych są wymagane do wywołania tych samych efektów ototoksycznych” – wyjaśniają badacze.

Badacze przeprowadzili analizę w dwóch wariantach eksperymentalnych. Pierwszy wariant opierał się na stałej dawce FUR (30 mg/kg) dodanej do rosnących dawek AMI, a drugi wariant opierał się na stałej dawce AMI (500 mg/kg) podawanej jednocześnie z rosnącymi dawkami FUR. W obu eksperymentach MET (ale nie GLUT) łagodził efekty wywołane przez stałą dawkę FUR (30 mg/kg) dodaną do deficytów słuchu wywołanych przez AMI oraz przez stałą dawkę AMI (500 mg/kg) dodaną do deficytów słuchu wywołanych przez FUR.

Dlaczego metionina okazała się skuteczniejsza niż glutation, mimo że oba związki mają podobne mechanizmy działania przeciwutleniającego? Autorzy sugerują kilka możliwych wyjaśnień. Po pierwsze, mogą istnieć różnice w farmakokinetyce i dystrybucji obu substancji w organizmie zwierząt. Po drugie, różnice w przenikaniu przez barierę krew-przychłonka ucha wewnętrznego mogą wpływać na ich skuteczność. Wreszcie, interakcje między MET lub GLUT a AMI, FUR lub lekami znieczulającymi mogą być źródłem różnych odpowiedzi na stymulację ABR.

Autorzy podkreślają, że różnica w aktywności między MET a GLUT w tym eksperymentalnym modelu utraty słuchu wywołanej przez leki może wynikać z różnic w dystrybucji farmakokinetycznej leków u zwierząt. Dodatkowo należy wziąć pod uwagę różnicę w przenikaniu leków (MET i GLUT) przez barierę krew-przychłonka ucha wewnętrznego jako potencjalny czynnik wpływający na obserwowaną różnicę między MET a GLUT. Ponadto interakcje lek-lek między MET lub GLUT a AMI, FUR lub lekami znieczulającymi mogą być źródłem różnych odpowiedzi na stymulację ABR.

Wcześniej stwierdzono, że dwa inne przeciwutleniacze, a mianowicie N-acetylocysteina i witamina C, łagodziły spadki progu słuchowego wywołane przez FUR i AMI o 20% i 50% odpowiednio u myszy doświadczalnych. Ponadto rybozydy nikotynamidu, berberyna, taksifolina, resweratrol, naringina, pirogronian etylu, trimetazydyna, kwas salwianolowy B, mitochinonon, (-)butaklamol, piplartyna, N-acetylocysteina łagodziły ototoksyczność wywołaną aminoglikozydami w różnych eksperymentalnych modelach ototoksyczności.

Badanie ma pewne ograniczenia, które należy wziąć pod uwagę. Przede wszystkim opiera się na ostrym (jednorazowym) podaniu leków, podczas gdy w warunkach klinicznych ototoksyczność aminoglikozydów rozwija się zwykle w ciągu dni lub tygodni po zastosowaniu systemowym. Ponadto istnieją różnice międzygatunkowe między myszami a ludźmi, które mogą wpływać na możliwość ekstrapolacji wyników do warunków klinicznych.

Kolejnym ograniczeniem badania jest nieodwracalna utrata słuchu u osób otrzymujących antybiotyki aminoglikozydowe z powodu ich destrukcyjnego wpływu na komórki włosowe zewnętrzne, w przeciwieństwie do odwracalnej utraty słuchu u osób otrzymujących diuretyki pętlowe z powodu ich destrukcyjnego wpływu na jony sodu, chlorku i potasu w ślimaku i płynie endolimfatycznym ucha wewnętrznego. Ponadto należy pamiętać o pewnych różnicach międzygatunkowych między myszami a ludźmi, jako kolejnym ograniczeniu, podczas ekstrapolacji i przenoszenia wyników z tego badania na warunki kliniczne.

W badaniu przeprowadzono eksperymenty z dwoma czasami wstępnego podania, tj. 15 min dla HTDD₂₀ i 30 min dla HTDD₅₀. Badacze potwierdzili, że MET wykazuje swoją aktywność w ciągu 15-30 min po podaniu dootrzewnowym, podczas gdy GLUT być może potrzebuje więcej czasu, aby złagodzić spadek progu słuchowego u myszy. Chociaż brak efektów GLUT w tym eksperymentalnym modelu deficytów słuchowych u myszy może łatwo wyjaśnić obserwowaną różnicę między MET a GLUT, potrzebne jest eksperymentalne potwierdzenie w dalszych zaawansowanych badaniach.

Jakie są praktyczne implikacje tego badania? Jeśli wyniki potwierdzą się w badaniach klinicznych, metionina mogłaby zostać zalecona jako otoprotektant w zapobieganiu utracie słuchu u pacjentów otrzymujących amikacynę i furosemid. Biorąc pod uwagę, że utrata słuchu indukowana przez aminoglikozydy jest często nieodwracalna z powodu destrukcyjnego wpływu na komórki włosowe zewnętrzne, profilaktyczne podejście z wykorzystaniem MET mogłoby znacząco poprawić bezpieczeństwo terapii.

To badanie stanowi ważny krok w kierunku opracowania skutecznych strategii ochronnych przeciwko ototoksyczności wywołanej przez leki. Czy metionina stanie się standardowym dodatkiem do terapii aminoglikozydami i diuretykami pętlowymi? Odpowiedź na to pytanie będzie zależeć od wyników przyszłych badań klinicznych, które potwierdzą skuteczność i bezpieczeństwo tego podejścia u ludzi.

Podsumowanie

Badanie opublikowane w czasopiśmie “Biomedicines” wykazało znaczącą przewagę metioniny nad glutationem w ochronie przed ototoksycznością wywołaną przez amikacynę i furosemid. W eksperymentach na myszach metionina zwiększyła wartości HTDD dla amikacyny o 64% oraz dla furosemidu o 63-67%, co oznacza, że wyższe dawki leków były potrzebne do wywołania utraty słuchu. Metionina działa jako bezpośredni zmiatacz wolnych rodników i może zasilać szlak glutationu, skutecznie hamując procesy ROS. Badanie, mimo pewnych ograniczeń związanych z modelem zwierzęcym i jednorazowym podaniem leków, sugeruje potencjalne zastosowanie metioniny jako otoprotektanta u pacjentów otrzymujących leki ototoksyczne. Konieczne są dalsze badania kliniczne potwierdzające skuteczność i bezpieczeństwo tego podejścia u ludzi.