Przedkliniczne dane o bezpieczeństwie
Tlenek azotu

Przedkliniczne dane o bezpieczeństwie stosowania tlenku azotu

Tlenek azotu jako substancja aktywna stosowana w postaci gazu medycznego sprężonego (NOXAP, VasoKINOX, Tlenek azotu Messer) została poddana szeregowi badań przedklinicznych w celu określenia profilu bezpieczeństwa jej stosowania. Wyniki tych badań stanowią istotną wskazówkę dotyczącą potencjalnych zagrożeń podczas stosowania klinicznego tej substancji.¹

Toksyczność ostra i wielokrotna

W badaniach toksyczności ostrej przeprowadzonych na gryzoniach wykazano, że dawka śmiertelna tlenku azotu wynosi co najmniej 300 ppm. W przypadku podawania dawek wielokrotnych stwierdzono, że gryzonie są w stanie przeżyć długotrwałe narażenie na tlenek azotu w stężeniu około 250 ppm. Główną przyczyną zgonów w tych badaniach była anoksja spowodowana podwyższonym stężeniem methemoglobiny we krwi.²

Badania przeprowadzone na psach wykazały, że stężenie śmiertelne tlenku azotu wynosi około 640 ppm przy ekspozycji trwającej 4 godziny, natomiast narażenie na stężenie 320 ppm nie kończyło się zgonem. U zwierząt, które nie przeżyły ekspozycji na tlenek azotu, stwierdzono poziom methemoglobiny przekraczający 30%. Co istotne, methemoglobinemia ustępowała stosunkowo szybko, a po około 24 godzinach obserwowano pełne wyzdrowienie.³

Interesujące są wyniki badań przeprowadzonych na owcach, u których przy stężeniu 80 ppm tlenku azotu podawanego przez 3 godziny nie zaobserwowano wzrostu stężenia methemoglobiny we krwi.⁴ Badania niekliniczne wskazują, że toksyczność ostra tlenku azotu jest bezpośrednio związana z niedotlenieniem wynikającym z podwyższonego stężenia methemoglobiny.⁵

Należy zaznaczyć, że w badaniach nieklinicznych działanie toksyczne obserwowano jedynie w przypadku narażenia znacznie przekraczającego maksymalną ekspozycję u człowieka, co wskazuje na niewielkie znaczenie tych obserwacji w praktyce klinicznej.⁶

Mechanizmy toksyczności molekularnej

Z biochemicznego punktu widzenia, tlenek azotu może wchodzić w różne reakcje z tkankami biologicznymi. W tkankach tlenek azotu może tworzyć nadtlenoazotyny (¯OONO) i reagować z nadtlenkami (O₂-). Powstałe w ten sposób niestabilne związki mogą potencjalnie uszkadzać tkanki w trakcie dalszych reakcji redoks.⁷

Ponadto tlenek azotu wykazuje powinowactwo do metaloprotein i może również reagować z grupami tiolowymi (-SH) w białkach, tworząc związki nitrozylowane. Kliniczne znaczenie tych reakcji tlenku azotu z tkankami nie zostało jednak dotychczas w pełni określone.⁸

Wpływ na hemostazę

Istotnym aspektem bezpieczeństwa stosowania tlenku azotu jest jego wpływ na hemostazę. W badaniach przeprowadzonych na królikach oraz u zdrowych ochotników stwierdzono, że inhalacja tlenkiem azotu powoduje wydłużenie czasu krwawienia około dwukrotnie.⁹ Mechanizm tego zjawiska nie został w pełni wyjaśniony, jednak może mieć on istotne znaczenie kliniczne, szczególnie u pacjentów z zaburzeniami krzepnięcia lub poddawanych zabiegom inwazyjnym.

Mutagenność i genotoksyczność

Różne przedkliniczne badania genotoksyczności tlenku azotu potwierdzają jego potencjał genotoksyczny. Za toksyczność odpowiada częściowo nadtlenoazotyn. Badania wykazały, że chociaż nie zaobserwowano uszkodzeń DNA w komórkach ludzkich po narażeniu in vivo, to w badaniach przedklinicznych in vitro i in vivo (na bakteriach i myszach) wykazano wystąpienie zmian chromosomalnych wywołanych tlenkiem azotu.¹⁰

Efekt ten może być związany z powstawaniem mutagennych nitrozoamin, zmian w DNA lub zaburzeń w mechanizmach naprawy DNA. Znaczenie kliniczne tych wyników w przypadku stosowania produktu u noworodków, jak również możliwy wpływ na komórki rozrodcze, nie zostały jeszcze ustalone.¹¹

Zestaw testów genotoksyczności wykazał właściwości mutagenne tlenku azotu w niektórych testowanych układach in vitro, co najprawdopodobniej związane jest z peroksyazotynami i reaktywnymi formami tlenu, uzyskanymi w wyniku utleniania tlenku azotu.¹² Jednakże nie zaobserwowano działania klastogennego (powodującego uszkodzenia chromosomów) w układach in vivo.¹³

Rakotwórczość

Nie przeprowadzono kompleksowych badań dotyczących potencjalnego działania rakotwórczego tlenku azotu.^{14 15} Dostępne dane z badań na szczurach nie wykazały widocznego działania rakotwórczego przy ekspozycji na tlenek azotu podawany wziewnie w ilościach nieprzekraczających dawki zalecanej (20 ppm) przez 20 godzin na dobę przez okres maksymalnie dwóch lat. Nie przeprowadzono jednak badań z zastosowaniem wyższych dawek.¹⁶

Toksyczność rozwojowa i reprodukcyjna

Istnieją ograniczone dane dotyczące potencjalnych efektów toksycznych tlenku azotu na rozród i rozwój. Nie przeprowadzono formalnych, kompleksowych badań dotyczących toksycznego wpływu tlenku azotu na reprodukcję.^{17 18}

Dostępne są jednak wyniki badań, w których tlenek azotu podawano nowonarodzonym/młodocianym szczurom w początkowej fazie życia. W badaniu, w którym tlenek azotu podawano szczurom począwszy od 2. dnia życia do 29. dnia życia w dawce 100 ppm, nie wykazano żadnej toksyczności w odniesieniu do rozwoju poporodowego, w tym zdolności rozrodczych.¹⁹

Toksyczność płucna

W badaniach przedklinicznych wykazano, że główne objawy toksyczności związane są z czynnościowymi objawami toksyczności płucnej związanej z methemoglobinemią, która stanowi biomarker toksyczności w przypadku tlenku azotu.²⁰ Należy zauważyć, że przy braku formalnych badań korelacji farmakokinetycznych, porównania międzygatunkowe nie pozwalają na precyzyjne oszacowanie marginesu bezpieczeństwa dla stosowania tlenku azotu u ludzi.²¹

Podsumowanie danych przedklinicznych

Przedkliniczne dane o bezpieczeństwie stosowania tlenku azotu wskazują na stosunkowo wąskie okno terapeutyczne tej substancji. W stężeniach terapeutycznych ryzyko wystąpienia poważnych działań niepożądanych jest relatywnie niskie, jednak stężenia przekraczające rekomendowane dawki mogą prowadzić do niebezpiecznych powikłań, przede wszystkim związanych z methemoglobinemią i jej następstwami. Potencjał genotoksyczny tlenku azotu, chociaż wykazany w niektórych modelach eksperymentalnych, nie został jednoznacznie potwierdzony w warunkach in vivo u ludzi.^{22 23}

Stosowanie tlenku azotu w praktyce klinicznej wymaga ścisłego monitorowania stężenia methemoglobiny we krwi pacjenta oraz parametrów oddechowych, co pozwala na wczesne wykrycie potencjalnych działań niepożądanych i odpowiednią interwencję terapeutyczną. Bezpieczeństwo długoterminowego stosowania tlenku azotu, szczególnie w kontekście potencjalnego wpływu na rozród i rozwój, wymaga dalszych badań.²⁴