Animale de laborator
La animalele de laborator în studiile de toxicitate apar destul de frecvent eroziuni gastrice și ulcere în mucoasa glandulară. Erodările reprezintă rupturi ale mucoasei superficiale la nivelul musculaturii mucoasei (figura 8.3). Ulcerele sunt leziuni care se extind prin muscularis mucosa. În timp ce caracteristicile histopatologice ale eroziunilor și ulcerelor gastrice sunt ele însele relativ nespecifice, este important să se caute orice patologie asociată în stomac, cum ar fi depleția de mucus, hiperplazia sau displazia epitelială, metaplazia intestinală și leziunile vasculare (a se vedea mai jos).
Figura 8.3. Secțiune din stomacul glandular de la un șobolan tratat cu o doză mare de antagonist al angiotensinei II care prezintă degenerare superficială și ulcerație (eroziune) a mucoasei (H&E ×200)
Deși afecțiunile inflamatorii datorate microorganismelor sunt în general neobișnuite în stomac, maimuțele pot prezenta o varietate de organisme spiralate în mucoasa gastrică, dintre care unele au fost asociate cu gastrită limfocitară cu intestinalizarea mucoasei sau atrofie.8 Gastrita este, de asemenea, raportată la maimuțele de laborator în asociere cu prezența organismelor Helicobacter. 258 Ca și în cazul afecțiunii analoge la om, stomacul animalelor afectate prezintă infiltrarea mucoasei cu limfocite mici și plasmocite, asociate cu modificări reactive sau atrofice și cu prezența unor mici bacterii curbate în glande, observate cel mai bine cu colorația Warthin-Starry. Deși Helicobacter pylori poate infecta și alte specii, majoritatea animalelor de laborator nu par să dezvolte răspunsul inflamator observat la primate.259 O excepție pare a fi gerbilul mongol, care este considerat modelul de alegere în studiul gastritei, ulcerului gastric și metaplaziei ca răspuns la infecția cu Helicobacterpylori.260 Șoarecii C57BL și alte câteva tulpini par, de asemenea, să dezvolte alterări similare ca răspuns la Helicobacter felis.261
Ulcerarea gastrică indusă experimental prin stres prin frig sau constrângere este un fenomen deosebit de bine studiat la rozătoare.262 Există diferențe de sensibilitate la această formă de stres între animalele de laborator. De exemplu, șobolanii Sprague-Dawley par să fie mai puțin sensibili la efectele ulcerogene ale stresului prin constrângere la rece decât șobolanii Wistar.262
Există, în general, o bună corelație a toxicității induse de medicamente în tractul gastrointestinal la animalele de laborator și la om, deși predicția potențialului ulcerogen al medicamentelor la om pe baza modelelor animale este umbrită de lipsa unor date comparative bune la pacienți.206 Există diferențe extinse în ceea ce privește raportarea efectelor secundare, iar comparațiile adecvate necesită nu numai doze terapeutice echivalente, ci și forme farmaceutice comparabile.148,263
În plus, poate fi destul de dificil să se determine dacă leziunile inflamatorii din stomacul animalelor tratate indică un risc ulcerogen real pentru compusul testat. Există puține lucruri care să fie specifice din punct de vedere histologic pentru ulcerația indusă de medicamente a mucoasei glandulare gastrice. Erodările și ulcerele se dezvoltă la animalele de laborator ca urmare a stresului, a refluxului conținutului intestinal și a bilei, a modificărilor secreției acide și a hipoxiei, toate acestea putându-se dezvolta în condițiile care apar în studiile de toxicitate la doze mari. Cerința de a administra compusul de testat în doze mari poate dicta, de asemenea, necesitatea de a administra concentrații extrem de mari de agent de testare, care pot pur și simplu să afecteze mucoasa ca urmare a iritației locale într-un mod care nu este relevant pentru dozele terapeutice utilizate în practica clinică. De exemplu, s-a demonstrat că administrarea orală de soluții hiperosmolare de substanțe destul de inofensive, cum ar fi glucoza sau clorura de sodiu, poate provoca inflamații gastrice, hemoragii, eroziuni și ulcere ale mucoasei gastrice la șobolan.264,265 S-a demonstrat, de asemenea, că soluțiile hiperosmolare de clorură de sodiu induc o expresie crescută a enzimelor citocrom P450 din subtipurile CYP1A și CYP3A în celulele de suprafață și foveolare ale mucoasei gastrice a șobolanilor, ceea ce ar putea modifica, de asemenea, expresia activității xenobiotice.265 Asocierea bine-cunoscută a eroziunilor gastrice și a hemoragiilor cu uremia se poate manifesta, de asemenea, în urma administrării de doze mari de medicamente, cum ar fi diureticele, care dereglează grav echilibrul hidric și electrolitic.11 Sinergia dintre acțiunea ulcerogenă a medicamentelor și stresul este, de asemenea, un fenomen bine descris.266,267 Scăderea de proteine și înfometarea sunt, de asemenea, capabile să inducă ulcerații gastrice la șobolani.268
La animalele de laborator, au fost descrise o varietate de modele diferite de leziuni gastrice induse de medicamente. Un studiu privind diferite medicamente antiinflamatorii administrate la șobolani Sprague-Dawley la post, în condiții identice, a sugerat că medicamentele ar putea fi împărțite în trei grupe, pe baza profilurilor lor de toxicitate gastrointestinală.269 Medicamentele imunologice și agenții anticancerigeni antiproliferativi, cum ar fi azatiaprina, ciclofosfamida, metotrexatul și D-penicilamina, au produs hemoragii ale mucoasei gastrice, în timp ce aspirina și agenții înrudiți au produs hemoragii și ulcere ale mucoasei gastrice. Puternicele medicamente antiinflamatoare nesteroidiene indometacin și fenilbutazona au produs eroziune și ulcere ale mucoasei gastrice, precum și leziuni ale intestinului subțire. Cu toate acestea, este posibil ca noile terapii țintite pentru tratamentul cancerului să nu se încadreze în aceste categorii simple. De exemplu, un inhibitor al kinazei dependente de ciclină, care a produs necroză monocelulară în intestin la șobolanii tratați, a produs, de asemenea, leziuni celulare (apoptoză) în glandele gastrice din regiunile fundului și pilorice, mai ales în zonele bazale și în regiunile istmului. 270
Studii comparative cu o singură doză orală a mai multor agenți antiinflamatori nesteroidieni la trei doze diferite la șobolan folosind evaluarea histologică și măsurarea pierderilor de sânge fecal cu celule sanguine marcate cu51 Cr au arătat, de asemenea, că diferite modele de ulcerații pot fi produse de diferiți agenți atunci când sunt administrați în condiții identice.271 Dozele orale unice ale unor medicamente antiinflamatoare nesteroidiene, inclusiv aspirina, au produs leziuni superficiale extinse și descuamare a epiteliului gastric cu inflamație mică sau deloc la 6 ore de la administrare, care s-au vindecat complet 2 săptămâni mai târziu. Aceste leziuni au fost asociate cu pierderi tranzitorii de sânge fecal. În schimb, indometacinul și ibuprofenul au produs atât leziuni gastrice, cât și ulcere circumscrise, penetrante de-a lungul marginii mezenterice a jejunului și ileonului. Mai mult, ulcerele au fost încă prezente după 2 săptămâni și au fost asociate cu pierderi de sânge prelungite sau bifazice. Factorii farmacocinetici pot fi, de asemenea, importanți. Solubilitatea lipidelor în mediul cu pH scăzut al stomacului poate influența penetrarea locală în mucoasă.272
În plus, condițiile de hrănire influențează distribuția eroziunilor și a ulcerelor la animalele de laborator. La șobolanii hrăniți la post, eroziunile datorate tratamentului cu indometacin se găsesc în corpul stomacului, în timp ce la șobolanii hrăniți în mod convențional acestea sunt mai importante în intestinul subțire. Un studiu detaliat a arătat că șobolanii hrăniți timp de o oră după un post de 24 de ore și cărora li s-a administrat o singură doză de indometacin în termen de 2 ore de la reluarea hrănirii au dezvoltat eroziuni și ulcere în antrum, în principal de-a lungul curburii mici. Indometacinul administrat șobolanilor aflați la post a produs eroziuni la nivelul mucoasei corporale.273
Un alt factor care trebuie avut în vedere este că administrarea cronică a compușilor ulcerogeni poate produce aspecte patologice destul de diferite de cele constatate în urma administrării unei singure doze. S-a demonstrat că administrarea de aspirină la șobolani timp de 4 săptămâni stimulează proliferarea epitelială a corpului gastric, dar nu și a mucoasei antrale, posibil printr-un efect asupra adenozinei ciclice 3′,5′ monofosfat (AMP ciclic) sau prin creșterea ratei de exfoliere epitelială.274 Un astfel de răspuns poate sta la baza unei rezistențe crescute a mucoasei gastrice la efectele cronice ale acestor agenți. De asemenea, ar putea explica tendința de apariție a ulcerelor în antrum în urma administrării cronice a medicamentelor asemănătoare aspirinei, deoarece răspunsul proliferativ și, probabil, potențialul de adaptare apare mai puțin în această parte a mucoasei gastrice.
Au fost raportate atât variații interspecii, cât și diferențe între tulpini în răspunsul la compușii ulcerigeni. Extravazarea globulelor roșii și leziuni vasculare mai mari au fost observate la șobolanii tratați cu aspirină sau benoxprofen decât la porcii cărora li s-au administrat doze similare.275
De asemenea, merită consemnat faptul că, în modelele de farmacologie animală, în special cele care utilizează șobolanul, inhibitorii COX-2 au părut, în general, mai puțin ulcerogeni decât agenții antiinflamatori nesteroidieni convenționali, în concordanță cu efectele lor raportate la pacienți.276-280 Cu toate acestea, conceptul simplu conform căruia inhibarea COX-1 provoacă leziuni gastrointestinale, iar inhibarea selectivă a COX-2 nu este ulcerogenă a fost umbrit de o serie de observații experimentale.281 De exemplu, inhibarea COX-2 întârzie vindecarea ulcerului gastric prin interferența cu proliferarea celulară, angiogeneza și maturarea țesutului de granulație.282 Mai mult, studiile de toxicitate la doze mari au arătat că inhibitorii COX-2 pot provoca ulcerații gastrointestinale. De exemplu, șobolanii, câinii și șoarecii au dezvoltat cu toții ulcerații gastrice sau pilorice atunci când au fost tratați cu inhibitorul COX-2 celecoxib, deși intestinul subțire distal a părut să fie afectat în mod mai pronunțat283. În mod interesant, s-a demonstrat, de asemenea, prin imunocitochimie, că distribuția expresiei COX-2 în celulele interstițiale (monocite, macrofage, fibroblaste și celule endoteliale) din lamina proprie predomină în ileonul distal, ceea ce a dus la sugestia că acesta ar putea fi un factor care să explice sensibilitatea mai mare a ileonului decât a stomacului la efectele ulcerogene ale inhibării COX-2284 .
Diureticele și unii inhibitori ai enzimei de conversie a angiotensinei (ECA) și antagoniști ai angiotensinei II au fost asociați cu apariția eroziunilor gastrice și a ulcerațiilor gastrice atunci când au fost administrate în doze mari la animalele de laborator (figura 8.3).11,285 Totuși, aceste efecte par să fie legate de tulburările electrolitice severe produse de dozele excesive ale acestor medicamente. Acest lucru este poate analog cu binecunoscuta asociere a eroziunii și hemoragiei tractului gastrointestinal cu uremia. Câinii par să aibă o predispoziție specială la acest efect. Examinarea microscopică poate arăta că această formă de ulcerație este asociată cu depunerea de substanță fundamentală bazofilă și minerală în țesuturile conjunctive și vasele de sânge din mucoasă.286 Leziunile vasculare care pot apărea la animalele de laborator tratate cu doze mari de medicamente cardioactive, cum ar fi inhibitorii fosfodiesterazei, pot apărea, de asemenea, în vasele de sânge intramucoase ale stomacului, iar procesul inflamator se poate revărsa în mucoasa glandulară.”
Infiltrarea stomacului de către limfocite la șobolani tratați cu interleukina 2 recombinantă umană fără ulcerație a fost raportată ca parte a unei implicări multisistemice induse de acest agent.287
.