Liraglutyd a gorączka: mechanizmy różnią się między płciami

Czy liraglutyd wpływa na temperaturę ciała podczas stanu zapalnego?

Nowe badanie eksperymentalne ujawnia nieznany dotąd aspekt działania liraglutydu – popularnego agonistu receptora GLP-1 stosowanego w leczeniu cukrzycy typu 2 i otyłości. Okazuje się, że lek ten nie tylko reguluje metabolizm glukozy, ale również silnie moduluje odpowiedź gorączkową organizmu podczas ogólnoustrojowego stanu zapalnego. Co szczególnie intrygujące, mechanizmy tego działania są całkowicie odmienne u samców i samic, co może mieć istotne znaczenie kliniczne dla milionów pacjentów codziennie przyjmujących analogi GLP-1.

Gorączka stanowi fundamentalną część odpowiedzi ostrej fazy na zakażenia i stany zapalne. Choć wzmaga odpowiedź immunologiczną przez pobudzenie migracji leukocytów, fagocytozy i produkcji przeciwciał, nadmierna hipertermia niesie ze sobą znaczne obciążenie metaboliczne – zwiększa zużycie tlenu i może prowadzić do denaturacji białek oraz uszkodzenia komórek. Centralną rolę w regulacji gorączki odgrywa podwzgórze, gdzie prostaglandyna E₂ (PGE₂), syntetyzowana w odpowiedzi na cytokiny prozapalne (zwłaszcza IL-6), aktywuje receptory EP3 na neuronach termowrażliwych w obszarze przedwzrokowym.

Dotychczasowe obserwacje sugerowały udział szlaku GLP-1 w termoregulacji – blokada centralnych receptorów GLP-1 nasilała gorączkę wywołaną lipopolisacharydem (LPS). Jednak bezpośrednie działanie przeciwgorączkowe liraglutydu oraz mechanizmy molekularne tego efektu, szczególnie w kontekście różnic płciowych, pozostawały niezbadane.

Jak zaprojektowano eksperyment na modelu zwierzęcym?

Badacze wykorzystali model gorączki wywołanej LPS u szczurów Wistar obu płci (8-9 tygodni). Zwierzętom wszczepiono miniaturowe rejestratory temperatury do jamy otrzewnowej, co umożliwiło ciągły pomiar temperatury ciała co 15 minut przez 6 godzin. Eksperymenty przeprowadzono w strefie termoneutralnej szczurów (27 ± 1°C), aby wyeliminować wpływ termoregulacji behawioralnej.

Protokół badania obejmował dootrzewnowe podanie LPS (50 µg/kg), a następnie – po godzinie – liraglutyd w dawce 0,3 mg/kg lub roztwór kontrolny. Wybór dawki oparto na badaniach pilotażowych oraz doniesieniach literaturowych. Po 4 godzinach od podania LPS (czyli 3 godziny po liraglutydu) zwierzęta poddawano eutanazji i pobierano próbki podwzgórza oraz krwi do analiz biochemicznych.

Zakres analiz molekularnych był szeroki: stężenie PGE₂ w podwzgórzu metodą ELISA, poziomy cytokin IL-6 i IL-10 w surowicy, markery stresu oksydacyjnego (ROS) i nitrozacyjnego (HbNO) metodą spektroskopii EPR, stężenia neuroprzekaźników (serotonina, dopamina) techniką HPLC z detekcją elektrochemiczną oraz fosforylację kinazy JNK metodą Western blot. Ten kompleksowy panel pomiarów pozwolił na wielopoziomową ocenę mechanizmów działania liraglutydu.

Jak silnie liraglutyd obniża temperaturę ciała?

Efekt przeciwgorączkowy liraglutydu okazał się nie tylko wyraźny, ale i niespodziewanie silny. Podanie LPS wywołało oczekiwany wzrost temperatury ciała u obu płci w porównaniu z grupą kontrolną otrzymującą roztwór soli fizjologicznej. Jednak liraglutyd podany godzinę po LPS całkowicie zniwelował odpowiedź gorączkową – krzywe temperatury w grupach LPS/LIRA pokrywały się z krzywymi kontrolnymi lub spadały poniżej wartości wyjściowych.

Analiza ilościowa za pomocą indeksu termicznego (pole pod krzywą temperatury w czasie 2-6 h po LPS, z linią bazową 36,5°C) ujawniła istotne różnice płciowe. U samców liraglutyd zmniejszył indeks termiczny o około 83% w porównaniu z grupą LPS/SAL (p < 0,01), co oznacza niemal całkowitą supresję gorączki. U samic efekt był jeszcze bardziej dramatyczny – redukcja indeksu termicznego o 148%, co przekłada się na wywołanie hipotermii, czyli obniżenie temperatury poniżej poziomu wyjściowego.

Co szczególnie interesujące, liraglutyd obniżał temperaturę również u zwierząt eutermicznych (grupa SAL/LIRA), które nie otrzymały LPS. U samców efekt hipotermiczny był silniejszy w stanie eutermicznym niż podczas gorączki wywołanej LPS, podczas gdy u samic obserwowano odwrotną zależność – silniejsze obniżenie temperatury podczas stanu zapalnego. Ta obserwacja sugeruje, że liraglutyd oddziałuje zarówno na mechanizmy termoregulacji bazowej, jak i na szlaki specyficzne dla odpowiedzi gorączkowej, przy czym interakcja ze stanem zapalnym przebiega odmiennie u obu płci.

Jaki mechanizm działa u samców?

U samców szczurzych mechanizm przeciwgorączkowy liraglutydu okazał się stosunkowo klasyczny i zgodny z dotychczasową wiedzą o patogenezie gorączki. LPS wywołał dwukrotnie wyższe stężenie PGE₂ w podwzgórzu u samców niż u samic, co korelowało z silniejszą odpowiedzią gorączkową. Liraglutyd skutecznie zredukował stężenie tego kluczowego mediatora gorączki o 62% (p < 0,01) u samców z gorączką wywołaną LPS.

Prostaglandyna E₂ jest uznawana za końcowy mediator odpowiedzi gorączkowej – jej synteza w komórkach śródbłonka mózgu pod wpływem IL-6 i aktywacji cyklooksygenazy-2 (COX-2) prowadzi do aktywacji receptorów EP3 na neuronach termowrażliwych w obszarze przedwzrokowym podwzgórza. Redukcja PGE₂ przez liraglutyd tłumaczy zatem bezpośrednio jego działanie przeciwgorączkowe u samców. Jest to zgodne z wcześniejszymi obserwacjami, że analogi GLP-1 hamują produkcję PGE₂ w makrofagach stymulowanych LPS oraz w modelach zapalenia stawów.

Interesujące zmiany zaobserwowano również w profilu cytokin. LPS zwiększył stężenie IL-10 – cytokiny przeciwzapalnej – wyłącznie u samców. Co więcej, liraglutyd podwyższał poziom IL-10 u zdrowych samców (grupa SAL/LIRA), ale nie modyfikował go u samców z gorączką wywołaną LPS. Ten wzorzec sugeruje, że w warunkach eutermicznych liraglutyd może zapobiegawczo aktywować mechanizmy przeciwzapalne poprzez IL-10, natomiast podczas rozwijającej się odpowiedzi zapalnej dominuje bezpośrednia supresja PGE₂.

Analizy Western blot ujawniły wzrost fosforylacji kinazy JNK w podwzgórzu samców leczonych liraglutydem podczas gorączki (LPS/LIRA vs. LPS/SAL, p < 0,05), przy jednoczesnym spadku całkowitego poziomu białka JNK. Kinaza JNK odgrywa złożoną rolę w kaskadach zapalnych – jej aktywacja może zarówno promować, jak i hamować sygnalizację prozapalną w zależności od kontekstu komórkowego i czasowego. Wzrost fosforylacji JNK u samców może odzwierciedlać kompensacyjną odpowiedź na supresję PGE₂ lub aktywację alternatywnych szlaków neuroprotekcyjnych przez receptor GLP-1.

Dlaczego u samic mechanizm jest zupełnie inny?

U samic szczurzych liraglutyd realizuje efekt przeciwgorączkowy przez zupełnie odmienne mechanizmy molekularne. Pomimo wyraźnej redukcji temperatury ciała, stężenie PGE₂ w podwzgórzu pozostało niezmienione po podaniu liraglutydu – w przeciwieństwie do dramatycznego spadku obserwowanego u samców. Ten brak wpływu na klasyczny mediator gorączki sugeruje, że u samic dominują alternatywne szlaki termoregulacji.

Kluczową różnicą okazała się modulacja cytokin ogólnoustrojowych. Liraglutyd obniżył stężenie IL-6 w surowicy samic o 45% (p < 0,05) – efekt nieobserwowany u samców. Interleukina-6 to główna cytokina pirogenna, której podanie bezpośrednio do mózgu wywołuje gorączkę, a jej neutralizacja lub brak genetyczny zapobiega odpowiedzi gorączkowej. Redukcja krążącej IL-6 może zatem ograniczać sygnał prozapalny docierający do struktur mózgowych zanim dojdzie do syntezy PGE₂, co tłumaczyłoby brak zmian w poziomie tej prostaglandyny przy jednoczesnym działaniu przeciwgorączkowym.

Niezwykle interesujące zmiany zaobserwowano w układzie serotoninowym. Podczas gdy u samców LPS obniżał stężenie serotoniny (5-HT) w podwzgórzu o 40%, a liraglutyd dodatkowo redukował je o 36% u zwierząt eutermicznych, u samic wzorzec był odwrotny. Liraglutyd zwiększył poziom 5-HT w podwzgórzu samic z gorączką wywołaną LPS aż o 84% (p < 0,01) – efekt nieobserwowany u samic eutermicznych ani u samców w żadnym warunku.

Ten wzrost serotoniny ma bezpośrednie znaczenie dla działania przeciwgorączkowego, ponieważ aktywacja układu serotoninowego wykazuje właściwości przeciwgorączkowe. Dymorfizm płciowy w układzie serotoninowym jest dobrze udokumentowany – estrogeny zwiększają ekspresję i aktywność hydroksylazy tryptofanu oraz zmniejszają wychwyt zwrotny serotoniny przez modulację transportera serotoninowego. Ta regulacja hormonalna może wyjaśniać, dlaczego liraglutyd podwyższa 5-HT tylko u zapalnie stymulowanych samic, gdzie sygnały zapalne i estrogenowe współdziałają w amplifikacji odpowiedzi serotoninowej.

Analiza fosforylacji JNK ujawniła kolejną fundamentalną różnicę płciową. W przeciwieństwie do wzrostu fosforylacji obserwowanego u samców, u samic liraglutyd dramatycznie zredukował poziom fosforylowanej JNK w podwzgórzu zwierząt z gorączką wywołaną LPS (p < 0,05), przy stabilnym poziomie całkowitego białka JNK. Ta redukcja aktywności kinazy prozapalnej u samic kontrastuje z jej aktywacją u samców i sugeruje fundamentalnie odmienne interakcje receptora GLP-1 z szlakami neuroimmunologicznymi w zależności od płci.

Bazowe stężenie IL-10 u samic było co najmniej trzykrotnie wyższe niż u samców, ale ani LPS, ani liraglutyd nie zmieniały tego poziomu. Ta konstytutywnie wysoka ekspresja cytokiny przeciwzapalnej może stanowić element mechanizmu obronnego charakterystycznego dla samic, niezależnego od modulacji przez receptor GLP-1.

Czy są też mechanizmy niezależne od płci?

Pomimo wyraźnych różnic płciowych w mechanizmach molekularnych, niektóre aspekty odpowiedzi na liraglutyd okazały się wspólne dla obu płci. LPS wywołał wzrost stężenia nitrozylowanej hemoglobiny (HbNO) zarówno u samców, jak i samic, co wskazuje na zwiększoną dostępność tlenku azotu (NO) we krwi podczas gorączki. Jednak liraglutyd nie zmienił poziomu HbNO u żadnej z płci, co sugeruje, że działanie przeciwgorączkowe leku nie jest pośredniczone przez modulację szlaku NO.

Podobnie, nie zaobserwowano istotnych zmian w produkcji reaktywnych form tlenu (ROS) we krwi po podaniu LPS w zastosowanej dawce, ani po leczeniu liraglutydem u obu płci. To kontrastuje z niektórymi wcześniejszymi doniesieniami o właściwościach przeciwutleniających analogów GLP-1, ale jest zgodne z obserwacjami, że znaczący wzrost ROS podczas gorączki występuje w tkankach (wątroba, tkanka tłuszczowa brunatna, podwzgórze), a nie we krwi obwodowej. Wybór punktu czasowego (4 h po LPS) oraz dawki endotoksyny mógł nie być optymalny dla wykrycia zmian w krążących markerach stresu oksydacyjnego.

Poziomy dopaminy w podwzgórzu pozostały stabilne we wszystkich grupach eksperymentalnych u obu płci, mimo że wcześniejsze badania opisywały spadek tego neuroprzekaźnika podczas ogólnoustrojowego stanu zapalnego. Ta rozbieżność może wynikać z różnic w protokole eksperymentalnym, dawce LPS lub czasie pobierania próbek.

Co to oznacza dla pacjentów przyjmujących liraglutyd?

Odkrycie silnych efektów termoregulacyjnych liraglutydu i ich płciowo-specyficznych mechanizmów ma istotne znaczenie kliniczne. Miliony pacjentów z cukrzycą typu 2 i otyłością codziennie otrzymują analogi GLP-1, często przez wiele lat. Wyniki niniejszego badania sugerują, że u tych osób może dochodzić do modyfikacji odpowiedzi gorączkowej podczas zakażeń lub epizodów zapalnych.

Szczególnie istotne jest to, że liraglutyd obniżał temperaturę nie tylko podczas gorączki, ale również w stanie eutermicznym, co wskazuje na konstytutywny wpływ na termoregulację bazową. U pacjentów może to objawiać się subtelnym obniżeniem temperatury ciała, co należałoby brać pod uwagę przy interpretacji pomiarów klinicznych. Potencjalnie korzystny może być efekt łagodzenia nadmiernej gorączki podczas zakażeń, choć wymaga to weryfikacji w badaniach klinicznych.

Wyraźne różnice płciowe w mechanizmach działania – supresja PGE₂ u mężczyzn versus modulacja IL-6 i serotoniny u kobiet – mogą przyczyniać się do udokumentowanych różnic w narażeniu na liraglutyd między płciami (o 32% wyższa u kobiet) oraz odmiennej tolerancji terapii. To podkreśla konieczność stratyfikacji ze względu na płeć biologiczną w badaniach klinicznych oceniających analogi GLP-1, szczególnie w kontekście działań niepożądanych i skuteczności u pacjentów z współistniejącym stanem zapalnym.

Pacjenci z cukrzycą często charakteryzują się przewlekłym, niskonasilonym stanem zapalnym, co dodatkowo komplikuje obraz. Wyniki sugerują, że u tych osób liraglutyd może wywierać efekty immunomodulacyjne wykraczające poza kontrolę glikemii, co mogłoby częściowo tłumaczyć korzystne działanie kardioprotekcyjne i neuroprotekcyjne obserwowane w badaniach klinicznych. Prospektywne badania monitorujące temperaturę ciała i markery zapalne u pacjentów rozpoczynających terapię GLP-1, ze stratyfikacją według płci, są niezbędne do przetłumaczenia tych mechanizmów na warunki kliniczne.

Jakie są ograniczenia tego badania?

Pomimo interesujących odkryć, badanie ma istotne ograniczenia metodologiczne. Analiza mechanizmów molekularnych opierała się na pojedynczym punkcie czasowym (4 h po LPS, 3 h po liraglutydu), co uniemożliwia szczegółową ocenę dynamiki czasowej kaskady zdarzeń. Nie wiadomo zatem, czy obserwowane zmiany biochemiczne poprzedzają, towarzyszą czy następują po redukcji temperatury, co utrudnia rozróżnienie mechanizmów pierwotnych od wtórnych konsekwencji.

Brak monitorowania cyklu rujowego u samic stanowi znaczące ograniczenie interpretacji wyników. Wiadomo, że estrogeny modulują odpowiedź gorączkową – ich wysokie stężenie redukuje reakcję na LPS. Zmienność hormonalna w grupie samic mogła maskować różnice w wielkości gorączki między płciami oraz wpływać na zmienność odpowiedzi na liraglutyd. Kontrolowane badania z synchronizacją cyklu lub owariektomią z suplementacją hormonalną byłyby bardziej precyzyjne.

Chociaż badanie wykazało liczne korelacje między podaniem liraglutydu a zmianami w mediatorach podwzgórzowych, charakter tych zależności pozostaje korelacyjny, a nie przyczynowy. Aby jednoznacznie potwierdzić, że obserwowane efekty są pośredniczone przez receptor GLP-1, konieczne są eksperymenty z selektywnym antagonistą receptora (np. exendin(9-39)) oraz lokalizacja immunohistochemiczna receptora w specyficznych jądrach termoregulacyjnych podwzgórza.

Wreszcie, translacja wyników z modelu szczurzego na fizjologię człowieka wymaga ostrożności. Różnice gatunkowe w ekspresji receptorów, metabolizmie leków i odpowiedzi immunologicznej mogą modyfikować obserwowane efekty. Niemniej, fundamentalna biologia termoregulacji i mechanizmy gorączki są ewolucyjnie zachowane, co zwiększa prawdopodobieństwo klinicznej istotności odkryć.

Jakie wnioski płyną z tego badania dla praktyki klinicznej?

Badanie po raz pierwszy wykazało, że liraglutyd – powszechnie stosowany analog GLP-1 – wywiera silne działanie przeciwgorączkowe, ale realizuje je przez całkowicie odmienne mechanizmy u samców i samic. U samców dominuje klasyczna supresja prostaglandyny E₂ w podwzgórzu (redukcja o 62%), podczas gdy u samic efekt jest niezależny od PGE₂ i opiera się na redukcji krążącej IL-6 (o 45%), wzroście serotoniny w podwzgórzu (o 84%) oraz zmniejszeniu fosforylacji kinazy JNK. Te fundamentalne różnice płciowe w neuroimmunologicznej modulacji przez receptor GLP-1 były dotąd nieznane i mają potencjalne znaczenie dla praktyki klinicznej.

Odkrycie to nabiera szczególnego znaczenia w kontekście masowego stosowania analogów GLP-1 u pacjentów z zaburzeniami metabolicznymi, którzy często charakteryzują się przewlekłym stanem zapalnym. Modyfikacja odpowiedzi gorączkowej i procesów neuroimmunologicznych przez liraglutyd może wpływać na przebieg zakażeń i stanów zapalnych u tych pacjentów w sposób zależny od płci. Klinicyści powinni być świadomi potencjalnego wpływu terapii GLP-1 na termoregulację, szczególnie przy interpretacji objawów gorączki u pacjentów z zakażeniami.

Wyniki podkreślają fundamentalną konieczność uwzględniania płci biologicznej w badaniach farmakologicznych i klinicznych. Analiza jedynie samców lub łączenie wyników obu płci mogłaby całkowicie zatrzeć mechanizmy specyficzne dla każdej z nich. Przyszłe badania kliniczne oceniające bezpieczeństwo i skuteczność analogów GLP-1 powinny obligatoryjnie stratyfikować wyniki według płci, szczególnie w kontekście działań niepożądanych i odpowiedzi na stany zapalne. Niezbędne są również prospektywne obserwacje monitorujące parametry termoregulacyjne i zapalne u pacjentów rozpoczynających terapię GLP-1, aby zweryfikować translację tych mechanizmów do warunków klinicznych.