Inhibitory TNF nieskuteczne w urazach stożka rotatorów barku

Uszkodzenia ścięgien stożka rotatorów (RC) należą do najczęstszych przyczyn dysfunkcji barku i stanowią poważne wyzwanie terapeutyczne. Mięsień nadbarkowy, kluczowy element RC, po zerwaniu ścięgna ulega zanikowi i naciekaniu tłuszczowemu, co pogarsza wyniki operacyjnej rekonstrukcji ścięgna. Zapalenie w mięśniach RC jest częścią odpowiedzi na uszkodzenie ścięgna, a przewlekła aktywność czynnika martwicy nowotworów (TNF) – cytokiny immunomodulacyjnej – może nasilać degenerację mięśniową i utrudniać regenerację.

Inhibitory TNF, takie jak przeciwciała monoklonalne (infliximab, adalimumab) czy rozpuszczalne receptory TNF (etanercept), są szeroko stosowane w leczeniu chorób autoimmunologicznych i zapalnych. Etanercept blokuje zarówno błonową, jak i rozpuszczalną formę TNF (solTNF), natomiast nowszy inhibitor XPro1595 (pegipanermin) działa selektywnie wyłącznie na solTNF, co teoretycznie może zmniejszać ryzyko zakażeń w porównaniu z etanerceptem. Dotychczas brakuje jednak danych o wpływie tych terapii na regenerację mięśni RC po urazie.

Jak zaprojektowano badanie na mysim modelu RC?

Zespół z Uniwersytetu Południowej Danii przeprowadził eksperyment na młodych dorosłych myszach C57BL/6, którym wykonano chirurgiczne przecięcie ścięgna nadbarkowego. Zwierzęta podzielono na trzy grupy: leczone etanerceptem (10 mg/kg podskórnie co 3 dni), XPro1595 (10 mg/kg podskórnie co 3 dni) lub roztworem soli fizjologicznej (placebo). Leczenie rozpoczynano bezpośrednio po operacji i kontynuowano przez 5 dni (dla oceny ostrej fazy zapalnej) lub dłużej (14 dni i 2 miesiące – dla oceny długoterminowych skutków na skład ciała i kości).

Badacze zastosowali szeroki panel metod analitycznych: proteomikę mięśnia nadbarkowego (LC-MS/MS), pomiar cytokin prozapalnych (chemiluminescencja), densytometrię (DEXA) i mikrotomografię komputerową (micro-CT) kości, testy siły chwytu oraz analizy histologiczne z oceną gęstości makrofagów, limfocytów T i mitochondriów. Analiza proteomiczna obejmowała identyfikację około 16 854 białek z referencyjnego proteomu myszy, a następnie wielopoziomową analizę składowych głównych (PCA) i analizę dyskryminacyjną częściowych najmniejszych kwadratów (sPLS-DA).

Czy inhibitory TNF wpływają na masę ciała i gęstość kości?

Długoterminowe podawanie etanerceptu lub XPro1595 przez 2 miesiące nie zmieniło składu ciała u zdrowych myszy. W analizie DEXA nie obserwowano różnic między grupami w zakresie masy beztłuszczowej, masy całkowitej, masy tłuszczowej (% tłuszczu) ani mineralnej gęstości kości (BMD), zawartości mineralnej kości (BMC) czy powierzchni kości. Wszystkie parametry zwiększały się w czasie (efekt wzrostu zwierząt, p<0,0001), ale bez różnic międzygrupowych. Oznacza to, że 2-miesięczna terapia anty-TNF nie wywołała zmian metabolicznych w zakresie masy ciała czy ogólnej mineralizacji kości.

Szczegółowa analiza mikrostruktury kości gąbczastej bliższego końca kości ramiennej wykazała jednak subtelne różnice. Po 14 dniach leczenia etanerceptem wskaźnik modelu strukturalnego (SMI) – parametr opisujący kształt beleczek kostnych – był istotnie wyższy (p<0,01), co może sugerować przejściowe zmiany w architekturze kości. Gęstość powierzchni kości (BS/TV) była niższa u myszy leczonych etanerceptem (p<0,01) w porównaniu z grupą kontrolną. Po 2 miesiącach leczenia gęstość połączeń beleczek (CD) wzrosła (p<0,05), a stosunek BS/BV obniżył się u myszy leczonych XPro1595 (p<0,05). Te zmiany sugerują, że etanercept może przejściowo wpływać na przebudowę kości, prawdopodobnie poprzez hamowanie osteoklastów i stymulację osteoblastów, podczas gdy XPro1595 wywiera słabszy efekt.

Czy terapia anty-TNF poprawia funkcję mięśniową po urazie?

Siła chwytu przedniej kończyny była znacząco obniżona po stronie z uszkodzonym ścięgnem w porównaniu ze stroną zdrową u myszy leczonych solą fizjologiczną (95,2 g vs 77,2 g, p=0,03) i etanerceptem (94,1 g vs 73,1 g, p=0,01). U myszy leczonych XPro1595 różnica ta nie osiągnęła istotności statystycznej (84,0 g vs 69,9 g, p=0,06), co może sugerować ochronny efekt selektywnej blokady solTNF. Jednak porównanie między grupami nie wykazało istotnych różnic (test Kruskala-Wallisa, p=0,91), co oznacza, że żaden z inhibitorów TNF nie poprawił w sposób klinicznie istotny funkcji mięśniowej w tym modelu.

Pomiary potwierdziły, że zarówno etanercept, jak i XPro1595 penetrowały tkankę mięśniową w dawkach terapeutycznych. Żaden z inhibitorów nie wpłynął na zmianę masy ciała myszy po operacji (p=0,08).

Jaki jest wpływ inhibitorów TNF na profil cytokinowy?

Analiza chemiluminescencyjna nie wykazała istotnych różnic w poziomach cytokin prozapalnych (TNF, IL-1β, IL-6, CXCL1, IL-12p70), przeciwzapalnych (IL-10) ani receptorów TNF (TNFR1, TNFR2) w uszkodzonym mięśniu nadbarkowym między grupami leczonymi etanerceptem, XPro1595 a placebo (wszystkie p>0,05). Oznacza to, że mimo penetracji tkanki mięśniowej przez inhibitory TNF, nie doszło do znaczącej modyfikacji lokalnej odpowiedzi zapalnej mierzonej stężeniami cytokin.

Wielopoziomowa analiza PCA wyraźnie oddzieliła proteomy i profile cytokinowe mięśni uszkodzonych od nieuszkodzonych, co potwierdza, że uszkodzenie ścięgna wywołuje silną lokalną odpowiedź zapalną. Cytokiny IL-12p70, IL-6 i IL-1β były najsilniej podwyższone w uszkodzonym mięśniu, co jest zgodne z wcześniejszymi obserwacjami autorów. Jednak brak istotnych różnic między grupami terapeutycznymi sugeruje, że w tym modelu blokada TNF nie moduluje skutecznie profilu cytokinowego.

Jakie zmiany proteomiczne wywołują inhibitory TNF?

Analiza proteomiczna wykazała, że główne różnice między uszkodzonymi a nieuszkodzonymi mięśniami dotyczą białek cytoszkieletu, macierzy zewnątrzkomórkowej i odpowiedzi na uszkodzenie. 20 najważniejszych białek różnicujących te dwie grupy obejmowało między innymi białka związane z organizacją cytoszkieletu mięśniowego i przebudową macierzy zewnątrzkomórkowej.

W analizie wpływu terapii na proteom uszkodzonego mięśnia model PCA nie wykazał naturalnego grupowania próbek według leczenia, co oznacza, że efekt terapii był zbyt słaby, by być wykryty metodą nienadzorowaną. Jednak nadzorowana analiza sPLS-DA zidentyfikowała białka pozwalające na rozróżnienie grup terapeutycznych. XPro1595 różnił się od etanerceptu i soli fizjologicznej przez podwyższoną ekspresję trzech białek: nukleoredoksyny (Nxn), czynnika wiążącego element regulatorowy prolaktyny (Preb) i podjednostki alfa 5 proteasomu 20S (Psma5). Białka te nie uczestniczyły jednak we wspólnych szlakach ontologii genowej.

Etanercept wywołał bardziej wyraziste zmiany proteomiczne niż XPro1595. W porównaniu z obiema pozostałymi grupami etanercept obniżył ekspresję 14 białek (w tym 5 mitochondrialnych: Ndufv2, Mterf2, Mtnd1, Cpox, Cox7a1) i podwyższył ekspresję 12 białek (w tym mitochondrialnych Ndufs8 i Coq10a). Analiza funkcjonalna ujawniła, że te białka są związane z transportem elektronów w mitochondriach (NADH do ubichinonu), odpowiedzią na bodźce termiczne i regulacją sygnalizacji kinazy I-κB/NF-κB. Sugeruje to, że etanercept bardziej niż XPro1595 moduluje funkcję mitochondrialną i szlaki apoptozy.

Co histologia mówi o odpowiedzi zapalnej i regeneracyjnej?

Badania histomorfometryczne potwierdziły znaczący wzrost gęstości makrofagów (markery Iba1 i F4/80) i limfocytów T w uszkodzonym mięśniu w porównaniu ze stroną nieuszkodzoną (p<0,0001 dla wszystkich markerów). Analiza regionalna wykazała, że gęstość makrofagów była istotnie wyższa w bocznej części mięśnia, bliżej ścięgna, w porównaniu z częściami środkową i przyśrodkową (p<0,0001 dla strony uszkodzonej, p=0,0496 dla strony nieuszkodzonej). To wskazuje, że odpowiedź zapalna ma wyraźny wzorzec topograficzny, z największym nasileniem w strefie mięśniowo-ścięgnistej.

Myogenina – marker późnej fazy różnicowania mioblastów – była istotnie podwyższona w uszkodzonym mięśniu (p=0,0002), co potwierdza aktywację procesów regeneracyjnych. Gęstość mitochondriów podbłonowych (barwienie Tom20) nie różniła się między stronami, ale wykazywała tendencję do obniżenia w grupie leczonej etanerceptem (p=0,07), co jest zgodne z danymi proteomicznymi sugerującymi wpływ etanerceptu na funkcję mitochondrialną.

Jeśli chodzi o efekt terapii anty-TNF, XPro1595 wykazywał tendencję do obniżenia gęstości makrofagów w porównaniu z solą fizjologiczną, podczas gdy etanercept zwiększał tę gęstość. Różnice te były jednak nieistotne statystycznie. Nie zaobserwowano wpływu inhibitorów TNF na liczbę limfocytów T ani ekspresję myogeniny.

Jakie mechanizmy mogą tłumaczyć różnice między etanerceptem a XPro1595?

Różnice w działaniu etanerceptu i XPro1595 mogą wynikać z odmiennej selektywności tych leków. Etanercept blokuje zarówno rozpuszczalną, jak i błonową formę TNF (tmTNF), podczas gdy XPro1595 działa wyłącznie na solTNF. Błonowa forma TNF odgrywa istotną rolę w sygnalizacji międzykomórkowej i może wpływać na procesy apoptozy, proliferacji i różnicowania komórek. Selektywna blokada solTNF przez XPro1595 pozostawia aktywną sygnalizację przez tmTNF, co może tłumaczyć słabsze efekty proteomiczne tego leku.

Obniżenie ekspresji białek mitochondrialnych w grupie leczonej etanerceptem może sugerować działanie ochronne przeciwapoptotyczne, ponieważ wysoka ekspresja transkryptów mitochondrialnych jest związana z apoptozą. Wcześniejsze badania na szczurach wykazały, że inhibitory TNF (infliximab, etanercept) zmniejszają apoptozę i zwłóknienie w modelach urazów mięśni szkieletowych i RC. W obecnym badaniu obniżenie ekspresji kolagenu typu VI (Col6a6) u myszy leczonych etanerceptem może wskazywać na działanie przeciwzwłóknieniowe.

Zmiany w szlaku sygnalizacyjnym NF-κB (Rhoa, Dnaja3, Ddx1, Csnk2a1, Arhgdib) również mogą wpływać na procesy apoptozy i zapalenia. NF-κB jest kluczowym regulatorem odpowiedzi zapalnej i przeżycia komórek, a jego modulacja przez etanercept może mieć złożone konsekwencje funkcjonalne.

Co te wyniki oznaczają dla praktyki ortopedycznej?

Wyniki badania sugerują, że blokada TNF – mimo teoretycznych korzyści – nie jest skuteczną strategią terapeutyczną w ostrym okresie po uszkodzeniu ścięgien RC w tym modelu zwierzęcym. Brak istotnego wpływu na poziomy cytokin prozapalnych, siłę chwytu i odpowiedź zapalną wskazuje, że TNF nie jest jedynym ani dominującym mediatorem degeneracji mięśniowej w tym kontekście. Inne szlaki zapalne, takie jak IL-1β czy IL-6, mogą odgrywać równie ważną rolę i wymagają uwzględnienia w strategiach terapeutycznych.

Subtelne zmiany w proteomie mitochondrialnym i szlakach apoptozy sugerują, że etanercept może mieć pewne działanie modulujące, ale jego kliniczne znaczenie pozostaje niejasne. Wpływ na mikrostrukturę kości, choć niewielki, wymaga uwagi przy długoterminowym stosowaniu inhibitorów TNF u pacjentów ortopedycznych, zwłaszcza w populacji starszej z ryzykiem osteoporozy.

Selektywny inhibitor solTNF (XPro1595) wywiera słabsze efekty niż etanercept, co może być zaletą w kontekście bezpieczeństwa (mniejsze ryzyko zakażeń), ale ogranicza jego potencjalną skuteczność terapeutyczną. Dalsze badania translacyjne są niezbędne, aby ocenić, czy wyniki z modelu mysiego przekładają się na populację ludzką i czy istnieją specyficzne podgrupy pacjentów, które mogłyby odnieść korzyści z terapii anty-TNF.

Czy warto stosować inhibitory TNF w urazach stożka rotatorów?

Badanie eksperymentalne wykazało, że uszkodzenie ścięgna nadbarkowego wywołuje lokalną odpowiedź zapalną z wyraźnym wzorcem topograficznym i aktywacją procesów regeneracyjnych, ale blokada TNF nie moduluje skutecznie tej odpowiedzi. Etanercept wpływa na proteom mitochondrialny i szlaki sygnalizacyjne związane z apoptozą, podczas gdy selektywny inhibitor solTNF (XPro1595) wywiera słabsze efekty. Żaden z inhibitorów nie poprawił funkcji mięśniowej ani nie obniżył poziomów cytokin prozapalnych. W obecnym modelu terapia anty-TNF nie może być rekomendowana w leczeniu urazów RC, ale wymaga dalszych badań translacyjnych w celu pełnej oceny jej potencjału klinicznego.