Tocilizumab w leczeniu sepsy – znaczenie czasu podania leku

Czy sepsa to wyzwanie dla medycyny?

Sepsa stanowi poważny problem zdrowotny na całym świecie, charakteryzując się dysfunkcją narządową wynikającą z heterogennej odpowiedzi immunologicznej na zakażenie. Mimo licznych badań, patogeneza sepsy, szczególnie w aspekcie zaangażowania układu odpornościowego, nie jest w pełni poznana. Wysokie wskaźniki śmiertelności i koszty leczenia pacjentów z sepsą, u których obserwuje się zróżnicowane reakcje immunologiczne – od hiperzapalenia do immunoparaliżu – wymagają odejścia od konwencjonalnych, jednowymiarowych metod leczenia na rzecz skutecznych, innowacyjnych podejść terapeutycznych.

Interleukina-6 (IL-6) jest plejotropową cytokiną i klinicznym biomarkerem diagnostycznym, który precyzyjnie odzwierciedla nasilenie stanu zapalnego. Jej poziom znacząco wzrasta w sepsie, korelując z ciężkością choroby, dysfunkcją narządów i śmiertelnością związaną z sepsą. Nadmierne uwalnianie IL-6 indukuje zapalną ścieżkę sygnalizacyjną, prowadząc do uszkodzenia narządów i tkanek oraz powikłań ogólnoustrojowych. Tocilizumab (TCZ), lek immunosupresyjny będący humanizowanym przeciwciał przeciwko receptorowi IL-6 z podklasy IgG1, hamuje wiązanie IL-6 z jej receptorami, zmniejszając prozapalną aktywność cytokin poprzez konkurowanie o rozpuszczalne i związane z błoną formy ludzkiego receptora IL-6.

TCZ był szeroko stosowany w celu złagodzenia znacznego obciążenia zapalnego podczas pandemii COVID-19. Według niektórych wyników meta-analiz badających zastosowanie TCZ w leczeniu COVID-19, nie zaobserwowano istotnej różnicy w śmiertelności, konieczności wentylacji mechanicznej i częstości przyjęć na OIT między pacjentami z COVID-19, którzy otrzymali leczenie TCZ, a tymi bez leczenia TCZ. Jednakże inne meta-analizy wskazywały na redukcję tych parametrów u pacjentów otrzymujących leczenie TCZ. “Chociaż stosowanie TCZ jest podobne pod względem dawki i schematu, argumentuje się, że zmienność wyników może wynikać z różnic w czasie podania leku” – zauważają badacze.

Czy moment podania leku zmienia wynik leczenia?

Czas podania terapii immunosupresyjnej jest kluczowy w leczeniu sepsy ze względu na jej immunopatogenezę, porównywalną do COVID-19. Biorąc pod uwagę przeciwstawne odpowiedzi immunologiczne w sepsie, jest prawdopodobne, że dwóch pacjentów z jednoczesną indukcją sepsy może wykazywać jednocześnie rozbieżne reakcje immunologiczne. Dlatego moment podania leku w leczeniu sepsy powinien odzwierciedlać stan immunologiczny (np. hipo- lub hiperzapalenie), a nie wyrażenie liczbowe. Włączając to rozróżnienie do immunoterapii, można osiągnąć spersonalizowane leczenie sepsy.

Badacze postawili hipotezę, że stan immunologiczny pacjenta z sepsą można ustalić, monitorując czasowe zmiany poziomów biomarkera w surowicy, a skuteczność leczenia zostałaby zwiększona poprzez optymalne określenie czasu na podstawie analizy korelacji między tymi czasowymi zmianami biomarkera a uszkodzeniem narządów. Hipotezę tę przetestowano eksperymentalnie, podając leczenie TCZ w różnych punktach czasowych u szczurów z sepsą wywołaną lipopolisacharydem (LPS), używając IL-6 jako biomarkera.

W badaniu wykorzystano 292 samce szczurów Wistar albino. Eksperymenty obejmowały trzy główne badania. W pierwszym badaniu LPS podawano dootrzewnowo w celu wywołania sepsy. Następnie każdą grupę uśmiercano w odstępach 2-godzinnych od godziny 0 do godziny 24, pobierając krew, płuca i tkanki nerek. W drugim badaniu, na podstawie testów korelacji między poziomami IL-6 a poziomami uszkodzenia narządów, wybrano 1., 6., 8., 10. i 16. godzinę jako punkty czasowe do leczenia TCZ. Po indukcji sepsy za pomocą LPS, TCZ podawano dootrzewnowo w określonych czasach w dawce 2 mg/kg. Po 24 godzinach od indukcji sepsy pobrano próbki tkanek płuc i nerek. Trzecie badanie obejmowało analizę przeżycia po indukcji sepsy w grupach otrzymujących leczenie TCZ o 1., 6., 8., 10. i 16. godzinie.

Wyniki badania wykazały, że poziomy IL-6 w surowicy znacząco wzrosły w 2. godzinie w porównaniu z godziną 0 po indukcji sepsy; poziomy IL-6 osiągnęły szczyt w 4. godzinie i były wyższe w 6. godzinie w porównaniu z 2. godziną, ale niższe niż w 4. godzinie. Poziomy IL-6 znacząco spadły w 8. i 10. godzinie w porównaniu z 6. godziną, a spadek ten kontynuował się stopniowo i wolniej od 12. godziny aż do końca 24. godziny.

Jak sepsa wpływa na płuca i nerki?

Przebieg uszkodzenia płuc w sepsie monitorowano za pomocą oceny zapalenia śródmiąższowego płuc (IP) i hiperplazji tkanki limfoidalnej związanej z oskrzelami (BALT HP). Po indukcji sepsy zaobserwowano, że wyniki IP&BALT HP nieznacznie wzrosły już od 2. godziny, a wzrost ten kontynuował się regularnie w 4., 6. i 8. godzinie. Wyniki IP&BALT HP, które osiągnęły szczyt w 8. godzinie, pozostały na tym samym poziomie aż do końca 24. godziny.

Przebieg uszkodzenia nerek w sepsie monitorowano za pomocą oceny degeneracji kanalików (TD) i krwotoku międzykanalikowego (ITH). Zaobserwowano, że wyniki TD&ITH nie zmieniły się w ciągu pierwszych 4 godzin po indukcji sepsy, ale wzrosły od 6. do 16. godziny. Wzrost wyników TD&ITH osiągnął szczyt w 16. godzinie i pozostał na mniej więcej tym samym poziomie aż do końca 24. godziny.

Podczas procesu sepsy zaobserwowano wysokie poziomy IL-6 między 2. a 6. godziną, a spadek poziomów IL-6 zaczął następować od 8. godziny. “Podczas gdy wysokie wartości IL-6 obserwowano we wczesnych godzinach sepsy, poziomy IL-6 spadły w późnym okresie sepsy” – wyjaśniają autorzy badania. Uszkodzenie płuc, w przeciwieństwie do IL-6, było na niskim poziomie we wczesnym okresie sepsy, osiągnęło szczyt w 8. godzinie i utrzymywało się na tym samym poziomie aż do końca 24. godziny. Z kolei uszkodzenie nerek wykazywało niskie poziomy we wczesnych godzinach sepsy, wzrosło do umiarkowanego poziomu uszkodzenia do 10. godziny i osiągnęło szczyt w 16. godzinie, pozostając na tym samym poziomie aż do końca 24. godziny.

Jakie biomarkery ujawniają mechanizmy sepsy?

Badanie wykazało, że różnice w czasie podania TCZ dały różne wyniki dotyczące uszkodzenia płuc wywołanego sepsą. Poziomy IL-1β w tkance płucnej były znacząco podwyższone w grupie z sepsą w porównaniu do grupy zdrowej. Podczas gdy nie zaobserwowano znaczącego wzrostu w grupach TCZ1 i TCZ10 w porównaniu do grupy zdrowej, statystycznie istotny wzrost poziomów IL-1β odnotowano w grupach TCZ6, TCZ8 i TCZ16. Poziomy IL-6 były znacząco podwyższone w grupie z sepsą i wszystkich grupach leczonych TCZ w porównaniu do grupy zdrowej, przy czym niższy wzrost w grupie TCZ1 niż w grupie z sepsą i innych grupach leczenia TCZ.

Poziomy NFκβ-p65 były znacząco podwyższone we wszystkich grupach leczonych TCZ, z wyjątkiem grup z sepsą i TCZ1, w porównaniu do grupy zdrowej. Istotne różnice odnotowano między wszystkimi grupami z wyjątkiem grup TCZ16 i sepsy. Poziomy TNF-α były znacząco podwyższone w grupie z sepsą i wszystkich grupach leczonych TCZ w porównaniu do grupy zdrowej, przy czym niższy wzrost w grupie TCZ1 niż w grupie z sepsą i grupach leczenia TCZ.

Badanie histopatologiczne wykazało, że poziomy zapalenia śródmiąższowego płuc i krwotoku śródmiąższowego były znacząco podwyższone w grupie z sepsą w porównaniu do grupy zdrowej. Nie wykryto znaczącego wzrostu w grupach TCZ1 i TCZ10 w porównaniu do grupy zdrowej, podczas gdy statystycznie istotny wzrost zaobserwowano w grupach TCZ6, TCZ8 i TCZ16.

Wpływ różnego czasu podania TCZ na uszkodzenie nerek wywołane sepsą oceniano poprzez pomiar poziomów cytokin prozapalnych w tkance nerek i analizę histopatologiczną. Poziomy IL-1β w tkance nerek były znacząco podwyższone w grupie z sepsą i wszystkich grupach leczonych TCZ w porównaniu do grupy zdrowej. Wzrost poziomów IL-1β był niższy w grupie TCZ1 w porównaniu do grupy z sepsą i innych grup leczenia TCZ.

Poziomy IL-6 były znacząco zwiększone w grupie z sepsą i wszystkich grupach leczonych TCZ w stosunku do grupy zdrowej. Wzrost poziomów IL-6 był niższy w grupie TCZ1 w porównaniu do grupy z sepsą i innych grup leczenia TCZ. Poziomy NFκβ-p65 były podwyższone w grupie z sepsą w porównaniu do grupy zdrowej; jednak nie było znaczącego podwyższenia poziomów NFκβ-p65 w grupach TCZ1, TCZ6, TCZ8 i TCZ10 w stosunku do grupy zdrowej, podczas gdy statystycznie istotny wzrost zaobserwowano w grupie TCZ16 w porównaniu do grupy zdrowej.

Badanie poziomów TNF-α wykazało znaczny wzrost w grupie z sepsą w porównaniu do grupy zdrowej. Nie było znaczącego wzrostu poziomów TNF-α w grupach TCZ1, TCZ6 i TCZ10 w stosunku do grupy zdrowej. Jednakże wystąpił statystycznie istotny wzrost poziomów TNF-α w grupach TCZ8 i TCZ16 w porównaniu do grupy zdrowej.

Zapalenie śródmiąższowe nerek i degeneracja kanalików były oceniane przy użyciu barwienia hematoksyliną i eozyną w tkankach nerek. Poziomy zapalenia śródmiąższowego nerek były znacząco podwyższone w grupie z sepsą w porównaniu do grupy zdrowej. Nie było znaczącego wzrostu poziomów zapalenia śródmiąższowego nerek w grupach TCZ1, TCZ6 i TCZ10 w stosunku do grupy zdrowej, ale statystycznie istotne podwyższenie odnotowano w grupach TCZ8 i TCZ16 w porównaniu do grupy zdrowej. Poziomy degeneracji kanalików były znacząco wyższe w grupie z sepsą niż w grupie zdrowej. Nie było znaczącego wzrostu poziomów degeneracji kanalików w grupach TCZ1, TCZ6, TCZ8 i TCZ10 w stosunku do grupy zdrowej, ale statystycznie istotny wzrost zaobserwowano w grupie TCZ16 w porównaniu do grupy zdrowej.

Badacze przeanalizowali również szlak JAK2/STAT3/SOCS3, który jest modulowany w płucach przez różnice w czasie podania TCZ w sepsie. Ekspresja białka JAK2 w tkance płucnej wykazała znaczący wzrost w grupie z sepsą w porównaniu do grupy zdrowej, podczas gdy grupy TCZ1, TCZ10 i TCZ16 nie różniły się istotnie od grupy zdrowej. Badanie poziomów pJAK2 nie wykazało istotnej różnicy między grupą z sepsą a grupą zdrową; jednak statystycznie istotną różnicę zidentyfikowano między grupą zdrową a grupą TCZ16.

Ekspresja białka STAT3 w tkance płucnej była znacząco podwyższona w grupie z sepsą w stosunku do grupy zdrowej. Podczas gdy grupy TCZ1 i TCZ10 nie wykazały istotnej różnicy w porównaniu do grupy zdrowej, statystycznie istotną różnicę zaobserwowano między tymi grupami a grupą z sepsą. Analiza poziomów pSTAT3 wskazała na istotną różnicę w grupie z sepsą w porównaniu do grupy zdrowej. Grupy TCZ1, TCZ6, TCZ8 i TCZ10 nie wykazały istotnej wariancji w stosunku do grupy zdrowej, podczas gdy grupa TCZ16 była statystycznie istotnie różna od grupy zdrowej. Badanie ekspresji białka SOCS3 wskazało na znaczący wzrost w grupie z sepsą w porównaniu do grupy zdrowej.

W tkance nerek ekspresja białka JAK2 wykazała znaczący wzrost w grupie z sepsą w porównaniu do grupy zdrowej. Nie było znaczącego wzrostu w grupach TCZ1 i TCZ10 w porównaniu do grupy zdrowej. Badanie poziomów pJAK2 nie wykazało istotnych różnic między grupami. Ekspresja białka STAT3 wykazała znaczący wzrost w grupie z sepsą w stosunku do grupy zdrowej, z istotną różnicą również zaobserwowaną między grupami TCZ1, TCZ8 i TCZ10 a grupą zdrowej.

Analiza poziomów pSTAT3 wskazała na istotną różnicę w grupie z sepsą w porównaniu do grupy zdrowej. Nie znaleziono istotnej różnicy między grupami TCZ1, TCZ6, TCZ8 i TCZ10 a grupą zdrową, podczas gdy grupa TCZ16 była statystycznie istotnie różna od grupy zdrowej. Badanie ekspresji białka SOCS3 nie wykazało istotnej różnicy między grupą z sepsą a grupą zdrową, podczas gdy znaczący wzrost odnotowano w grupach TCZ6 i TCZ16 w porównaniu do grupy zdrowej.

Czy TCZ poprawia przeżywalność pacjentów?

Wyniki analizy przeżycia wykazały statystycznie istotne różnice między grupami. Grupy zdrowe i zdrowe + TCZ osiągnęły wskaźnik przeżycia 100% po 72 godzinach obserwacji. W przeciwieństwie do tego, grupa z sepsą wykazała statystycznie istotnie niższy wskaźnik przeżycia niż grupa zdrowa i miała najniższy wskaźnik przeżycia wśród wszystkich grup. “We wszystkich grupach leczenia grupa TCZ10 wykazała najwyższy wskaźnik przeżycia” – podkreślają badacze. W szczególności grupa TCZ10 wykazała statystycznie istotnie wyższy wskaźnik przeżycia w porównaniu do grupy z sepsą.

Dla grup TCZ1 i TCZ6, które miały identyczne wskaźniki przeżycia, wskaźnik przeżycia był statystycznie istotnie niższy niż w grupie zdrowej, chociaż pozostał statystycznie wyższy niż w grupie z sepsą. Badanie grup TCZ8 i TCZ16 wykazało znacząco zmniejszony wskaźnik przeżycia, blisko przybliżający się do grupy z sepsą. Wskaźniki przeżycia grup TCZ8 i TCZ16 były statystycznie istotnie niższe niż w grupie zdrowej, przy czym nie zaobserwowano statystycznie istotnej różnicy między tymi grupami a grupą z sepsą.

Jak personalizować immunoterapię sepsy?

Badanie to miało na celu zbadanie potencjału terapeutycznego zoptymalizowanego czasu leczenia w immunoterapii sepsy, z leczeniem TCZ podawanym w różnych odstępach czasu, przy użyciu IL-6 jako biomarkera u szczurów z sepsą wywołaną LPS. Wyniki wskazują, że IL-6 wykazała tendencję wzrostową we wczesnych stadiach sepsy i osiągnęła szczyt podczas tej początkowej fazy, po czym spadła do niskiego i stabilnego poziomu.

Płuco jest wysoce podatne na uszkodzenia podczas sepsy, z nadmiernym stanem zapalnym, zespołem ostrej niewydolności oddechowej (ARDS) lub ostrym uszkodzeniem płuc (ALI), powszechnymi u pacjentów z sepsą; jest to najczęstsza przyczyna ARDS/ALI. Dane wskazują, że uszkodzenie płuc rozpoczęło się po podwyższeniu poziomów IL-6. W przeciwieństwie do początkowego szczytu obserwowanego w poziomach IL-6, szczyt uszkodzenia płuc wystąpił później i został potwierdzony przez negatywny wynik w teście korelacji.

Uszkodzenie nerek wywołane sepsą charakteryzuje się ostrą dysfunkcją i uszkodzeniem narządu, związanym z długoterminowymi niekorzystnymi wynikami skorelowanymi z ciężkością początkowego uszkodzenia. Ten stan został powiązany z podwyższonym ryzykiem śmiertelności szpitalnej. Dane pokazują, że uszkodzenie nerek zaczęło się manifestować z załamaniem szczytu IL-6, a szczyt uszkodzenia nerek wystąpił znacznie później niż szczyt IL-6. Istotna negatywna korelacja między poziomami IL-6 a uszkodzeniem nerek potwierdziła to. Ponadto badanie wykazało, że uszkodzenie płuc wywołane sepsą rozwinęło się wcześniej niż uszkodzenie nerek.

Zbadanie związku między poziomami w surowicy IL-6, uszkodzeniem płuc i uszkodzeniem nerek było kluczowe w przewidywaniu czasu zastosowania leczenia u pacjentów z sepsą. Częste monitorowanie poziomów IL-6 w surowicy może dostarczyć krytycznych informacji na temat stanu immunologicznego pacjenta, potencjalnego kierunku zmian stanu immunologicznego, zakresu i progresji uszkodzenia płuc, czasu wystąpienia uszkodzenia nerek, czy osiągnięto szczytowe poziomy uszkodzenia i szacowanego czasu wystąpienia sepsy.

Czy wyniki tego badania mogą zmienić nasze podejście do leczenia sepsy? Kluczowym wnioskiem jest to, że moment podania leku immunosupresyjnego – takiego jak tocilizumab – w przebiegu sepsy może mieć decydujące znaczenie dla wyników klinicznych. Jak pokazują wyniki, podanie TCZ w 10. godzinie od indukcji sepsy przyniosło najlepsze rezultaty w zakresie przeżywalności, mimo że podanie w 1. godzinie skutkowało niższymi poziomami cytokin prozapalnych.

Badanie to wskazuje, że optymalny czas leczenia immunosupresyjnego w sepsie powinien być ustalany indywidualnie, na podstawie monitorowania biomarkerów, takich jak IL-6, które odzwierciedlają aktualny stan immunologiczny pacjenta. W przyszłości może to prowadzić do bardziej spersonalizowanego podejścia terapeutycznego, gdzie decyzja o wdrożeniu leków immunosupresyjnych będzie oparta nie tylko na czasie od rozpoznania sepsy, ale również na dynamice zmian w układzie odpornościowym pacjenta.

Podsumowując, badanie to miało na celu wsparcie wyboru czasu leczenia poprzez określenie związku między odpowiednim biomarkerem a uszkodzeniem narządów wywołanym sepsą w immunoterapii sepsy prowadzonej biomarkerami oraz wykazanie, że leczenie immunosupresyjne stosowane w sepsie w różnych momentach może dać nieoczekiwane wyniki, zgodnie z reakcjami fenotypu immunologicznego pacjenta, a nie wczesnym lub późnym zastosowaniem leczenia.

Podsumowanie

Przeprowadzone badanie na 292 szczurach z sepsą wywołaną lipopolisacharydem (LPS) wykazało, że efektywność leczenia tocilizumabem (TCZ) jest ściśle związana z momentem jego podania. Monitorowanie poziomu interleukiny-6 (IL-6) w surowicy krwi pozwoliło określić optymalny czas podania leku. Najwyższą skuteczność terapii zaobserwowano przy podaniu TCZ w 10. godzinie od indukcji sepsy, co przełożyło się na najwyższy wskaźnik przeżywalności. Badanie wykazało również, że uszkodzenia płuc pojawiały się wcześniej niż uszkodzenia nerek, a ich nasilenie było skorelowane z poziomem IL-6. Wyniki badania sugerują, że personalizacja immunoterapii sepsy poprzez monitorowanie biomarkerów może znacząco poprawić skuteczność leczenia. Kluczowe znaczenie ma indywidualne podejście do pacjenta i dostosowanie momentu podania leku do jego aktualnego stanu immunologicznego, a nie sztywne trzymanie się czasowych ram terapii.

Bibliografia

Tavaci Taha, Halici Zekai, Cadirci Elif, Ozkaraca Mustafa and Kasali Kamber. The impact of tocilizumab treatment on the severity of inflammation and survival rates in sepsis is significantly influence by the timing of administration. Inflammopharmacology 2025, 33(3), 1393-1405. DOI: https://doi.org/10.1007/s10787-025-01649-6.