Leki przeciwhistaminowe nową nadzieją w leczeniu toksokarozy

Czy leki przeciwhistaminowe mogą zrewolucjonizować leczenie toksokarozy?

Leki przeciwhistaminowe obiecującą alternatywą w leczeniu toksokarozy – przełomowe odkrycie w terapii pasożytniczej

Parazytyczne infekcje helmintami stanowią poważny globalny problem zdrowia publicznego, dotykając miliony ludzi i zwierząt każdego roku. Wśród nich toksokaroza, wywoływana przez nicienia Toxocara canis, jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych chorób odzwierzęcych na świecie. Pasożyt ten przenosi się głównie przez spożycie jaj inwazyjnych z zanieczyszczonej gleby, wody lub żywności, przy czym psy i inne psowate służą jako gospodarze ostateczni. U ludzi larwy T. canis migrują przez tkanki, powodując zespół larwy wędrującej trzewnej, zespół larwy wędrującej ocznej oraz toksokarozę utajoną, które mogą prowadzić do przewlekłego stanu zapalnego, uszkodzenia narządów i powikłań neurologicznych.

Mimo znaczącego wpływu na zdrowie publiczne i ekonomię, toksokaroza pozostaje zaniedbaną chorobą tropikalną z ograniczonymi opcjami leczenia. Globalne badania seroprewalencji ujawniają, że toksokaroza jest szeroko rozpowszechniona na wszystkich kontynentach, ze szczególnie wysokimi wskaźnikami zakażeń w krajach o niskich i średnich dochodach. “Aktualne dane epidemiologiczne alarmująco wskazują na wysoką częstość występowania toksokarozy w regionach, gdzie zła sytuacja sanitarna, ograniczony dostęp do opieki weterynaryjnej i wysokie skażenie środowiska ułatwiają transmisję” – piszą autorzy badania.

Czy tradycyjne metody leczenia ustępują miejsca nowym odkryciom?

Podstawowe leczenie toksokarozy opiera się na lekach przeciwpasożytniczych, z albendazolem jako terapią pierwszego wyboru i mebendazolem jako opcją drugiego rzutu. Jednak ich skuteczność jest często nieoptymalna, wymagając przedłużonych kursów leczenia i wykazując zmienną skuteczność w eliminacji stadiów larwalnych. Co więcej, pojawianie się oporności na leki u nicieni pasożytniczych podkreśla pilną potrzebę opracowania nowych środków terapeutycznych o zwiększonej skuteczności i lepszym profilu bezpieczeństwa. Zgodnie z Celami Zrównoważonego Rozwoju ONZ, Światowa Organizacja Zdrowia podkreśliła znaczenie inwestowania w badania i rozwój nowych leków przeciwpasożytniczych, aby zmniejszyć obciążenie zaniedbanymi chorobami tropikalnymi, poprawić globalną równość zdrowotną i wspierać zrównoważone systemy opieki zdrowotnej w regionach endemicznych.

Niedawne postępy w biologii molekularnej helmintów otworzyły nowe drogi dla odkrywania leków. Receptory neuroprzekaźników wyłoniły się jako atrakcyjne cele, biorąc pod uwagę ich rolę w ruchliwości, odżywianiu i przeżyciu pasożytów. Wśród nich zidentyfikowano receptory histaminowe w różnych gatunkach helmintów, które są zaangażowane w regulację nerwowo-mięśniową. Histamina, amina biogenna, działa poprzez receptory, które są wyrażane w układach nerwowym i mięśniowym nicieni pasożytniczych.

Naukowcy z międzynarodowego zespołu badawczego postanowili poszukać alternatywnego podejścia do leczenia toksokarozy, skupiając się na możliwości repurposingu leków przeciwhistaminowych. Przebadali 22 leki przeciwhistaminowe H₁ pod kątem ich działania przeciwko larwom inwazyjnym (L3) T. canis. Wyniki ich badań są zaskakujące i niezwykle obiecujące.

Spośród wszystkich testowanych związków, dwa leki przeciwhistaminowe – prometazyna i rupatadyna – wykazały znaczącą aktywność przeciwpasożytniczą przy stężeniu 50 µM. Przy tym stężeniu oba związki indukowały całkowite unieruchomienie larw w ciągu 24 godzin i śmiertelność po 48 godzinach. Jednak najciekawsze wyniki pojawiły się przy analizie skuteczności w niższych stężeniach.

Rupatadyna okazała się najbardziej skutecznym związkiem (EC₅₀ = 9,31 µM), znacząco upośledzając żywotność larw przy 12,5 µM i nadal wywołując ograniczoną ruchliwość przy 6,25 µM już po 24 godzinach. Prometazyna wykazała pośrednią skuteczność (EC₅₀ = 14,14 µM), nieznacznie zmniejszając ruchliwość przy 12,5 µM po 72 godzinach. Co zaskakujące, albendazol, standardowy lek przeciwko pasożytom, miał najszybszy początek działania, ale był najmniej skuteczny, z EC₅₀ wynoszącym 18,39 µM i brakiem znaczącego efektu przy stężeniach poniżej 12 µM. Te różnice w wartościach EC₅₀ były statystycznie istotne (p < 0,05), podkreślając odrębne potencje wśród testowanych związków.

Czy te wyniki mogą zmienić podejście do leczenia toksokarozy? Wydaje się, że tak, szczególnie biorąc pod uwagę unikatowy mechanizm działania badanych leków przeciwhistaminowych. “Nasze odkrycia sugerują, że rupatadyna i prometazyna działają poprzez mechanizmy odmienne od albendazolu, potencjalnie angażując układy neuromięśniowe pasożyta, co może przełożyć się na większą skuteczność przeciwko stadiom larwalnym” – podkreślają badacze.

Jakie mechanizmy odpowiadają za działanie leków przeciwhistaminowych?

Obserwacje mikroskopowe ujawniły, że larwy traktowane prometazyną lub rupatadyną wykazywały charakterystyczną skręconą morfologię, głównie dotykającą tylnej części ciała. Ten fenotyp nie był obserwowany u larw poddanych działaniu albendazolu, które zachowały wydłużony kształt podobny do kontroli. Te morfologiczne odkrycia sugerują odrębny efekt neuromięśniowy wywołany przez prometazynę i rupatadynę, którego brakuje w przypadku albendazolu. Obserwacje te są zgodne z wcześniejszymi odkryciami grupy badawczej pokazującymi konsekwentną aktywność przeciwpasożytniczą leków przeciwhistaminowych przeciwko płazińcowi Schistosoma mansoni i nicieniowi Angiostrongylus cantonensis, gdzie prometazyna wykazała szeroką skuteczność w różnych gatunkach.

Warto podkreślić, że aktywność przeciwpasożytnicza leków przeciwhistaminowych wydaje się być niezależna od ich powinowactwa do receptora H₁, co wskazuje na alternatywne lub dodatkowe mechanizmy działania. Wybór leków przeciwhistaminowych H₁ do tego badania przesiewowego był podyktowany ich ugruntowanym bezpieczeństwem klinicznym i rosnącymi dowodami na działanie przeciwpasożytnicze w różnych gatunkach helmintów.

Aby zgłębić elektronowe i strukturalne właściwości potencjalnie związane z aktywnością przeciwpasożytniczą badanych związków, przeprowadzono obliczenia kwantowo-chemiczne. Wyniki wykazały, że prometazyna i rupatadyna posiadają mniejsze przerwy energetyczne: odpowiednio 4,622 eV i 4,941 eV. Prometazyna ma HOMO = -5,204 eV i LUMO = -0,582 eV, podczas gdy rupatadyna ma HOMO = -6,021 eV i LUMO = -1,080 eV. Ta charakterystyka elektronowa może przyczyniać się do ich zdolności do wywoływania stresu oksydacyjnego u pasożytów, co stanowi dodatkowy mechanizm działania przeciwpasożytniczego.

Stres oksydacyjny powodowany przez T. canis został szeroko zbadany w literaturze. Niedawne badania wykazały zwiększone markery oksydacyjne w wątrobie zakażonych zwierząt, które były tylko częściowo odwracane przez artemeter – lek o znanych właściwościach prooksydacyjnych i przeciwpasożytniczych. Prometazyna i rupatadyna wykazały większą zdolność przyjmowania elektronów niż artemeter, jak wykazano w badaniach. Podobne efekty oksydacyjne opisano dla innych leków przeciwpasożytniczych, w tym albendazolu, którego główny mechanizm obejmuje wiązanie β-tubuliny, ale który może również indukować generowanie reaktywnych form tlenu.

Symulacje molekularnego dokowania pokazały, że zarówno prometazyna, jak i rupatadyna korzystnie oddziałują z miejscem wiązania kolchicyny modelowanej β-tubuliny T. canis. Rupatadyna wykazała najwyższy wynik dokowania (67,15), a następnie prometazyna (64,26). Oba ligandy były głównie stabilizowane przez oddziaływania hydrofobowe z zachowanymi resztami, takimi jak Leu246, Ala248, Leu253, Ala314 i Lys350, zgodnie z ligandami miejsca kolchicyny.

Prometazyna tworzyła kontakty hydrofobowe z dziewięcioma resztami, w tym Leu240 (3,44 Å), Leu246 (3,43 Å) i Ala248 (3,10 Å). Rupatadyna angażowała podobne reszty i dodatkowo tworzyła wiązanie wodorowe z Asn256 (3,23 Å), co mogło przyczynić się do jej wyższego powinowactwa wiązania. Chociaż wyniki te są zgodne ze znanymi interakcjami w tym miejscu, dostarczają one jedynie wstępnego wsparcia in silico dla β-tubuliny jako potencjalnego celu wtórnego, uzupełniającego znane działania neuromięśniowe i redoksowe tych leków.

Ważnym aspektem metodologicznym jest wykorzystanie medium RPMI 1640 bez surowicy w testach in vitro. Wybór ten był oparty na ustalonych protokołach dla larw T. canis, które pozostają żywotne i ruchliwe przez kilka dni w tych warunkach. Dodatkowo, wykluczenie surowicy minimalizuje zakłócenia farmakologiczne, ponieważ białka surowicy mogą sekwestrować związki testowe i wpływać na ich dostępność. Jednak niedawne badanie wykazało, że suplementacja surowicą może znacząco wpływać na odpowiedzi na leki u Haemonchus contortus, nicienia odżywiającego się krwią małych przeżuwaczy. Chociaż należy wziąć pod uwagę specyficzne dla gatunku różnice fizjologiczne, wyniki te podkreślają potrzebę optymalizacji systemów hodowli in vitro, aby lepiej odzwierciedlały środowiska in vivo.

Jakie są praktyczne implikacje tych odkryć? Przede wszystkim, prometazyna i rupatadyna są już zatwierdzonymi lekami o dobrze znanym profilu bezpieczeństwa, co znacznie ułatwia ich potencjalne repurposowanie do leczenia toksokarozy. Ponadto, ich wielokierunkowy mechanizm działania – obejmujący zarówno efekty neuromięśniowe, jak i potencjalne działanie prooksydacyjne – może przezwyciężyć ograniczenia obecnych terapii, szczególnie w przypadku stadiów larwalnych migrujących przez tkanki.

Obserwowane efekty neuromięśniowe – szczególnie szybki paraliż i skręcona morfologia larw – wskazują na możliwe interakcje ze szlakami cholinergicznymi. W przeciwieństwie do klasycznych leków przeciwpasożytniczych, które celują w nikotynowe receptory acetylocholiny, leki przeciwhistaminowe mogą działać na receptory podobne do muskarynowych, takie jak GAR-3, które są zachowane u nicieni. Znana aktywność antycholinergiczna prometazyny wspiera tę hipotezę, sugerując dwufazowe zakłócenie neuromięśniowe, które wymaga dalszej eksploracji.

“Nasze badanie identyfikuje prometazynę i rupatadynę jako obiecujące, szybko działające kandydatki przeciwpasożytnicze do leczenia toksokarozy” – podsumowują autorzy. “Ich działanie bójcze na larwy wydaje się obejmować wiele mechanizmów, w tym zakłócenia neuromięśniowe, indukcję stresu oksydacyjnego i możliwe oddziaływanie z β-tubuliną, jak sugeruje analiza obliczeniowa.”

Czy te leki przeciwhistaminowe mogą stać się standardem w leczeniu toksokarozy? Potrzebne są dalsze badania eksperymentalne, aby potwierdzić proponowane mechanizmy działania, szczególnie zaangażowanie β-tubuliny i receptorów muskarynowych nicieni. Jednak biorąc pod uwagę ich dostępność i bezpieczeństwo, leki te reprezentują realną możliwość repurposingu dla toksokarozy i innych helmintoz powodowanych przez larwy migrujące przez tkanki.

Dla klinicystów pracujących w obszarach endemicznych dla toksokarozy, te odkrycia oferują potencjalną alternatywę terapeutyczną, szczególnie w przypadkach opornych na standardowe leczenie lub gdy toksyczność albendazolu stanowi problem. Możliwość wykorzystania dobrze znanych leków przeciwhistaminowych jako adiuwantów lub nawet alternatyw dla konwencjonalnych środków przeciwpasożytniczych otwiera nowe możliwości w walce z tą zaniedbaną chorobą tropikalną.

Podsumowanie

Badania naukowe ujawniły znaczący potencjał leków przeciwhistaminowych w leczeniu toksokarozy, choroby pasożytniczej wywoływanej przez nicienia Toxocara canis. Spośród 22 przebadanych leków przeciwhistaminowych H1, prometazyna i rupatadyna wykazały najwyższą skuteczność przeciwpasożytniczą. Rupatadyna okazała się najbardziej efektywna z wartością EC50 = 9,31 µM, podczas gdy prometazyna wykazała wartość EC50 = 14,14 µM. Co istotne, oba leki przewyższyły skutecznością standardowo stosowany albendazol (EC50 = 18,39 µM). Mechanizm działania tych leków obejmuje efekty neuromięśniowe, indukcję stresu oksydacyjnego oraz potencjalne oddziaływanie z β-tubuliną pasożyta. Odkrycie to jest szczególnie znaczące ze względu na znany profil bezpieczeństwa tych leków i ich dostępność, co może przyspieszyć ich potencjalne zastosowanie w leczeniu toksokarozy.