Nebivolol vs metoprolol – porównanie działania w modelu kardiomioblastów

Jak zaprojektowano eksperyment w modelu kardiomioblastów?

Badanie porównawcze przeprowadzone na modelu in vitro dotyczyło oceny różnic w działaniu dwóch β-blokerów – nebivololu i metoprololu – na kardiomioblasty H9c2 poddane działaniu angiotensyny II (Ang II). Analizowano wpływ obu leków na stres oksydacyjny, apoptozę i funkcję mitochondriów w komórkach sercowych.

Badanie miało charakter eksperymentalny z wykorzystaniem linii komórkowej H9c2 (kardiomioblasty szczurze), gdzie komórki poddawano pretraktacji nebivololem (1μM) lub metoprololem (10μM) przez 30 minut, a następnie stymulowano angiotensyną II (1μM) przez 48-72 godziny, w zależności od rodzaju eksperymentu. Głównym celem było porównanie efektów kardioprotekcyjnych obu leków oraz określenie mechanizmów ich działania na poziomie molekularnym.

Populacja badana obejmowała kardiomioblasty H9c2 (linia komórkowa CRL-1446 pozyskana z ATCC), hodowane w medium DMEM z dodatkiem 10% FBS i 1% penicyliny-streptomycyny. Komórki wykorzystane w badaniu znajdowały się w pasażach 10-15. Eksperymenty przeprowadzano na komórkach osiągających 70-80% konfluencji w płytkach 6-dołkowych, przy gęstości wysiewu 1×10⁵ komórek na dołek.

Czy wyniki wskazują na przewagę nebivololu?

Wyniki badania wykazały, że zarówno nebivolol, jak i metoprolol skutecznie hamują indukowaną przez Ang II produkcję reaktywnych form tlenu (ROS) oraz ekspresję oksydazy NADPH (NOX2 i NOX4), kluczowego enzymu generującego ROS. Jednakże nebivolol wykazał większą skuteczność w przywracaniu równowagi redoks poprzez silniejszą aktywację systemów antyoksydacyjnych. Podczas gdy oba leki znacząco zwiększały ekspresję dysmutazy ponadtlenkowej (MnSOD), tylko nebivolol istotnie zwiększał ekspresję katalazy (CAT), dysmutazy ponadtlenkowej 2 (SOD2) i peroksydazy glutationowej (GPx).

W zakresie hamowania apoptozy, oba β-blokery zmniejszały stosunek ekspresji proapoptotycznego BAX do antyapoptotycznego BCL2, jednak nebivolol wykazywał silniejszy efekt w obniżaniu ekspresji proapoptotycznego markera BNIP3 i zwiększaniu ekspresji antyapoptotycznego BCL2. Ponadto, oba leki hamowały fosforylację białek szlaku mTORC1 (mTOR, S6K1, RPS6) indukowaną przez Ang II, ale tylko nebivolol skutecznie obniżał ekspresję markerów przerostu serca (peptydu natriuretycznego przedsionków – ANP i β-miozyny łańcucha ciężkiego – β-MHC).

Zarówno nebivolol, jak i metoprolol wykazywały podobną skuteczność w obniżaniu ekspresji markerów zapalnych (indukowalnej syntazy tlenku azotu – iNOS, czynnika martwicy nowotworów α – TNF-α, czynnika jądrowego κB – NF-κB i białka chemotaktycznego monocytów 1 – MCP1) indukowanych przez Ang II.

W odniesieniu do funkcji mitochondrialnych, oba leki zwiększały ekspresję genów związanych z biogenezą mitochondrialną (mitochondrialnego czynnika transkrypcyjnego A – TFAM, jądrowego czynnika oddechowego 1 – NRF-1, sirtuiny 3 – SIRT3 i koaktywatora-1α receptora aktywowanego przez proliferatory peroksysomów γ – PGC-1α). Nebivolol wykazywał silniejszy efekt przy wcześniejszym pomiarze (48 godzin), podczas gdy przy dłuższym czasie ekspozycji (72 godziny) oba leki wykazywały podobną skuteczność. Ponadto, oba β-blokery przywracały ekspresję genów związanych z fuzją mitochondrialną (mitofuzyny 2 – MFN2 i atrofii nerwu wzrokowego 1 – OPA1), przy czym nebivolol był bardziej skuteczny. Badanie nie wykazało wpływu obu leków na ekspresję genów związanych z podziałem mitochondriów (DRP1 i FIS1).

Jakie są kluczowe implikacje dla praktyki klinicznej?

Warto podkreślić, że nebivolol jest β-blokerem trzeciej generacji z najwyższym powinowactwem do receptorów β1-adrenergicznych i wykazuje działanie wazodylatacyjne poprzez uwalnianie tlenku azotu (NO) w wyniku aktywacji receptorów β3-adrenergicznych/syntazy tlenku azotu (eNOS). Metoprolol natomiast jest selektywnym β1-blokerem drugiej generacji, który nie posiada właściwości wazodylatacyjnych, ale skutecznie redukuje częstość akcji serca, ciśnienie tętnicze i rzut serca poprzez antagonizowanie receptorów β1-AR w mięśniu sercowym.

Wcześniejsze badania wykazały, że nebivolol poprawia funkcję śródbłonka bardziej efektywnie niż metoprolol, głównie poprzez zwiększenie biodostępności tlenku azotu. Ponadto, w komórkach mięśni gładkich tętnicy płucnej, nebivolol wykazuje większą skuteczność w redukcji proliferacji komórek, cytokin prozapalnych i czynników zwężających naczynia. W modelu nadciśnienia tętniczego płucnego u szczurów, nebivolol poprawia funkcję serca i zmniejsza przebudowę naczyń płucnych.

Badanie wykazało, że oba β-blokery skutecznie przeciwdziałają szkodliwym efektom Ang II w kardiomioblastach, jednak nebivolol wykazuje przewagę w zakresie ochrony przed stresem oksydacyjnym, apoptozą i dysfunkcją mitochondrialną. Wyniki te sugerują, że nebivolol może być bardziej skuteczny w leczeniu chorób sercowo-naczyniowych związanych z nadmierną aktywacją układu renina-angiotensyna-aldosteron i dysfunkcją mitochondrialną. Konieczne są jednak dalsze badania na modelach zwierzęcych, aby potwierdzić te wyniki.

Wnioski z badania mają istotne znaczenie dla praktyki klinicznej, sugerując, że wybór β-blokera w leczeniu chorób sercowo-naczyniowych może zależeć od jego wpływu na funkcje mitochondrialne i stres oksydacyjny. Nebivolol, dzięki swoim właściwościom wazodylatacyjnym i antyoksydacyjnym, może oferować dodatkowe korzyści terapeutyczne w porównaniu do tradycyjnych β-blokerów, takich jak metoprolol, szczególnie u pacjentów z chorobami związanymi z dysfunkcją mitochondrialną i zwiększonym stresem oksydacyjnym.

Podsumowanie

Przeprowadzone badanie porównawcze na kardiomioblastach H9c2 wykazało różnice w działaniu dwóch β-blokerów: nebivololu i metoprololu. Komórki poddano działaniu angiotensyny II po wcześniejszej ekspozycji na badane leki. Chociaż oba β-blokery skutecznie hamowały produkcję reaktywnych form tlenu i ekspresję oksydazy NADPH, nebivolol wykazał większą skuteczność w aktywacji systemów antyoksydacyjnych. W zakresie hamowania apoptozy nebivolol silniej wpływał na markery pro- i antyapoptotyczne. Oba leki wykazywały podobną skuteczność w redukcji markerów zapalnych i zwiększaniu ekspresji genów związanych z biogenezą mitochondrialną, jednak nebivolol był bardziej efektywny w przywracaniu ekspresji genów związanych z fuzją mitochondrialną. Wyniki sugerują, że nebivolol może być korzystniejszym wyborem w leczeniu chorób sercowo-naczyniowych, szczególnie w przypadkach związanych z dysfunkcją mitochondrialną i zwiększonym stresem oksydacyjnym.