Observația că imunoneutralizarea somatostatinei a crescut volumul bazal și producția de amilază într-un model izolat de pancreas de șobolan, sugerează o sursă intrapancreatică de somatostatină. Această somatostatină pancreatică ar putea, prin urmare, să determine o inhibiție tonică a secreției pancreatice exocrine (97). La șobolani conștienți cu secreții biliare și pancreatice returnate în intestin, somatostatina iv (5 µg kg-1 h-1) a inhibat secreția pancreatică bazală de proteine și lichide cu 84 și, respectiv, 64%; adăugarea de atropină ip (500 µg kg-1 h-1) nu a provocat o inhibiție suplimentară (51). La șobolanii anesteziați, secreția bazală de amilază a fost inhibată în mod semnificativ de o perfuzie de somatostatină la o doză relativ mare de 100 µg 100 g-1 h-1. Cu toate acestea, atunci când a fost administrată sub formă de injecție în bolus de 50 µg 100 g-1 BW, eliberarea de amilază a crescut de patru ori timp de 20 de minute (39). Într-un studiu anterior (25), somatostatina administrată la doze de 0,4 până la 25 µg kg-1 h-1 la șobolani fistulari conștienți a dus la scăderea dependentă de doză a fluxului bazal, a eliberărilor de bicarbonat și de proteine. La cele mai mari doze, eliberarea de proteine a fost redusă cu 80%, bicarbonatul cu 63% și fluxul cu 42%. La șobolanii anesteziați cu uretan, s-a observat o creștere inițială a tuturor parametrilor pancreatici în primele două minute, urmată de o scădere de 30 până la 40% a debitului de proteine. În aceste condiții, somatostatina a trebuit să atingă doza de 100 µg kg-1 h-1 pentru a afecta eliberarea bazală de bicarbonat. Aceste date privind secreția pancreatică bazală de lichid și proteine indică faptul că efectul inhibitor al somatostatinei pare specific speciei și sensibil la anestezie, așa cum s-a demonstrat anterior (17). Atunci când șobolanii au fost perfuzați intraduodenal cu SS-14 la doze de la 12 la 96 µg kg-1 h-1, volumul total bazal și producția bazală de proteine nu au fost afectate; aceste rezultate ar putea indica faptul că somatostatina duodenală luminală nu influențează secreția pancreatică bazală direct sau prin eliberarea bazală de CCK și secretină (126). Spre deosebire de șobolan, perfuzia iv de SS-28 la 400 ng kg-1 h-1 a inhibat total secreția bazală de lichide și proteine la câinele conștient (147). De asemenea, la câinii pregătiți cu fistule gastrice și pancreatice, somatostatina-14 la 2,5 µg kg-1 h-1 a inhibat producția bazală de volum și proteine cu peste 90% (146).
La om, stimularea pancreatică prin administrarea intraduodenală de triptofan sau de un amestec de aminoacizi a fost atenuată de SS-28 exogen (58). În alte studii la om, octreotida a inhibat secreția enzimatică pancreatică postprandială (81). La câine, SS-14 administrat sub formă de bolus iv la 3,5 µg kg-1 urmat de perfuzie la 3,5 µg kg-1 h-1 a provocat reduceri semnificative ale activităților duodenale ale tripsinei și amilazei în timpul unui test de stimulare a mesei (70). La șobolan, octreotida a inhibat semnificativ volumul pancreatic, bicarbonatul, amilaza și nivelurile serice de secretină și CCK ca răspuns la acidul oleic intraduodenal, un eliberator de CCK (137).
La voluntari sănătoși (30), s-a obținut suc pancreatic pur prin canularea endoscopică a ductului pancreatic principal. Ca răspuns la secretină sintetică (0,06 CU kg-1 h-1), concentrația de bicarbonat în sucul pancreatic a atins niveluri de 117 µEq ml-1 după 10 min și un debit de suc de 7,3 ml/5 min după 15 min de perfuzie de secretină. SS-14 a dus la o scădere de 47% a debitului pancreatic după 10 min și de 67% după 15 min. Concentrațiile de bicarbonat și proteine din sucul pancreatic au prezentat doar o tendință de scădere la doza de somatostatină de 5 µg kg-1 h-1. De asemenea, la om, secreția enzimatică pancreatică, dar nu și secreția de bicarbonat, stimulată de secretină (250 ng kg-1/20 min) și caeruleină (25 ng kg-1/20 min) a fost inhibată de SMS 201-995 într-o manieră independentă de doză (73). La câinii conștienți (147), secreția de lichid și bicarbonat stimulată de secretină (1 CU kg-1 h-1) a fost ușor afectată de doze mai mari de SS-28 (400 ng kg-1 h-1). La aceeași doză, producția de proteine stimulată de caeruleină a fost inhibată în mod semnificativ. La șobolanii anesteziați, somatostatina-14 liniară administrată la 100 µg/100 g-1 h-1 a provocat o inhibiție puternică a eliberărilor pancreatice de amilază și tripsină stimulate de 3 unități de câine IVY/100 g-1 h-1 de CCK, cu o revenire rapidă a acestor secreții odată ce perfuzia de somatostatină a fost întreruptă (39). La șobolanii conștienți cu deviere a sucului pancreatic (51), care a provocat creșteri puternice ale secrețiilor de proteine și lichide, toate cele cinci doze de octreotidă perfuzată (5,20,80,320 și 1280 ng kg-1 h-1) au inhibat în mod semnificativ atât secreția de proteine, cât și cea de lichide, cu IC50 de 40 și, respectiv, 60 ng kg-1 h-1 . Inhibarea maximă a proteinelor și a fluidelor a atins 90% și, respectiv, 75%, la doza de 1,28 µg kg-1 h-1. SS-14, în comparație cu analogul său octreotidă, a avut o CI50 de 0,7 µg kg-1 h-1 pentru secreția proteică și de 1,2 µg kg-1 h-1 pentru secreția lichidiană, cu un efect inhibitor maxim obținut la 25 µg kg-1 h-1 atât pentru secreția proteică, cât și pentru cea lichidiană. Aceste date indică faptul că octreotida este de 20 de ori mai puternică decât SS-14 în inhibarea secreției pancreatice de proteine și de volum stimulată de devierea sucului pancreatic.
Studii in vitro
Secreția enzimatică și lichidiană pancreatică in vivo este suma a numeroase procese fiziologice complexe care includ interacțiunea hormonilor endocrini și paracrini, precum și stimularea și eliberarea de neurotransmițători. Din cauza acestor interacțiuni multiple, este adesea dificil de evaluat dacă un compus care inhibă secreția pancreatică in vivo afectează direct funcțiile celulelor acinare și ductale sau modifică eliberarea de secretagogi. Prin urmare, pancreasul izolat perfuzat, preparatele de celule acinare și ductale izolate și culturile celulare ale ambelor tipuri de celule pot oferi răspunsuri la unele dintre aceste întrebări.
Celele acinare pancreatice de șobolan posedă receptori specifici pentru somatostatina-14 și 28 (124,166) care rămân prezenți după preparatele celulare (40). S-a raportat, de asemenea, că în pancreasul izolat de câine perfuzat, glanda poate prelua până la 50-80% din somatostatina perfuzată pe un interval de concentrație de 20 până la 4000 pg ml-1, comparativ cu mai puțin de 21% din insulină sau glucagon (71). Această observație a fost confirmată ulterior, extracția SS-14 de către pancreasul de câine in situ fiind în medie mai mare de 50%, comparativ cu mai puțin de 17% pentru glucagon (152). Toate aceste observații ne lasă să credem că somatostatina ar trebui să fie capabilă să inhibe direct secreția enzimatică pancreatică stimulată neuronal sau hormonal in vitro folosind preparatele celulare citate mai sus.
În ciuda numeroaselor studii, efectul inhibitor al SS-14 și SS-28 asupra eliberării stimulate de enzime din acinii pancreatici izolați este încă controversat. Pentru a înțelege unele dintre aceste rezultate opuse, poate fi de ajutor să se facă o distincție între efectul SS asupra stimulării în cazul în care agonistul, cum ar fi VIP, acționează prin intermediul cAMP, unde SS inhibă și agoniști, cum ar fi CCK, unde unii cercetători au observat un efect inhibitor, iar alții nu. În acinii de cobai perfuzați, profilul cinetic al eliberării amilazei ca răspuns la VIP a fost semnificativ diminuat de SS (100 nM) (140). Pe de altă parte, octreotida (100 nM) a inhibat semnificativ eliberarea sinergică de amilază stimulată de secretină + CCK-8 sau de VIP + CCK-8 (65). Somatostatina a inhibat, de asemenea, efectul cAMP asupra secreției de amilază indusă de calciu din acinii pancreatici de șobolan prin deplasarea spre dreapta a curbei doză-răspuns (99), un alt exemplu de SS care acționează prin intermediul căii cAMP.
Multe alte studii arată însă în mod clar că somatostatina nu are efecte inhibitoare asupra pancreasului exocrin in vitro, fie că este vorba de pancreasul izolat perfuzat, de acinii izolați sau de preparatele de lobuli izolați în care CCK a fost stimulul (65,96,99,139,158). În pancreasul izolat de șobolan (43), insulina exogenă (10 mU ml-1) a potențat semnificativ CCK și secreția de amilază stimulată de carbacol, potențare inhibată semnificativ de SS. Lipsa unui efect inhibitor direct al SS a fost, de asemenea, observată în celulele parietale canine izolate (106). Într-adevăr, SS la 1 µM nu a reușit să inhibe răspunsul secretor gastric la histamină, metacolină și pentagastrină, susținând unele dintre datele menționate mai sus. În mod interesant, SS-28 la concentrația ridicată de 10 µM a fost capabil să stimuleze eliberarea de amilază din acinii pancreatici de cobai la aproximativ 68% din cea stimulată de 100 pM caeruleină. Un răspuns secretor maxim identic cu cel inițiat de caeruleină a fost obținut, de asemenea, de doi analogi ai SS-28, Nat S1-28 și SS28. În aceste condiții, SS-14 nu a avut niciun efect stimulativ (33). Ca o explicație pentru acest efect secretor al SS-28 asupra acinilor, s-a propus că SS-28 poate interacționa cu receptorul CCK la concentrații ridicate (34), un efect inhibat de DBcGMP, un antagonist al receptorului CCK (105). Pe de altă parte, faptul că SS-14 nu reușește să inhibe secreția stimulată de enzime din acini izolați poate fi rezultatul eliberării în mediul de incubare a unei proteaze active, observată pentru prima dată în sucul pancreatic secretat și capabilă să degradeze SS-14 (127). Această protează serinică a fost purificată până la omogenitate din suc pancreatic pur de șobolan. Cu un MW de aproximativ 29 kDa, aceasta corespunde elastazei II pancreatice de șobolan. Prin urmare, în cazul în care ar fi secretată în mediul de incubare, aceasta ar degrada SS-14 și ar împiedica orice efect inhibitor al acestuia, explicând astfel parțial de ce SS-14 nu și-a putut manifesta efectele inhibitoare asupra eliberării enzimei in vitro (151). De asemenea, aceasta poate afecta răspunsul secretor la SS-28 la concentrații mai mici în mediul de incubare. O altă posibilitate ar putea fi aceea că agenții mobilizatori ai calciului celular scad afinitatea pentru somatostatină a receptorilor somatostatinei din celulele acinare (33).
Efecte asupra creșterii
Creșterea normală a unui organism rezultă dintr-un echilibru complex al hormonilor implicați, cum ar fi hormonul de creștere, insulina și hormonii tiroidieni. Deoarece somatostatina poate inhiba eliberarea multor hormoni, neutralizarea sa ar trebui să stimuleze secreția acestora și astfel să crească creșterea. Această abordare de autoimunizare împotriva somatostatinei pentru a stimula creșterea a fost testată la miei. Atunci când s-au obținut titluri semnificative de anticorpi, rata de creștere în greutate a fost mai mare la animalele imunizate cu SS și a fost însoțită de o creștere a înălțimii. La acești miei imunizați, a existat un răspuns mai mare al hormonului de creștere la stimularea cu arginină, precum și niveluri sanguine bazale mai ridicate de somatomedină (143). Aceste date au fost confirmate ulterior și la această specie (75). Atunci când a fost administrată șobolanilor implantați subcutanat cu o mini-pompă Alzet, somatostatina administrată la 1,5 µg h-1 timp de 14 zile nu a avut niciun efect asupra creșterii în greutate a acestora. Cu toate acestea, perfuzia unui antagonist al somatostatinei a dus la o creștere semnificativă a creșterii în greutate față de martor (144).
La șobolan, injectarea zilnică de somatostatină-14 la 390 µg kg-1 zi-1 în gelatină timp de trei săptămâni nu a avut niciun efect asupra greutății corporale, dar a scăzut densitatea celulelor parietale și peptice pe milimetru cub în comparație cu martorii. Cu toate acestea, a antagonizat efectul de promovare a creșterii datorat eliberării de gastrină exogenă (130 µg kg-1 zi-1) și endogenă în urma transpunerii antrului pe colon, provocând hipergastrinemie. La aceste animale cu translație de antrum, greutatea crescută a pancreasului a fost redusă semnificativ de somatostatină (400 µg kg-1 zi-1) timp de 3 săptămâni (80). Pe o perioadă de 5 zile, somatostatina-14 s.c. în gelatină în doze de 11, 33 sau 100 µg kg-1 la fiecare 8 ore a provocat scăderi semnificative ale concentrațiilor pancreatice de amilază, chimotripsină și proteine și ale conținutului total de ADN numai la cele două doze cele mai mari, fără niciun efect asupra greutății pancreatice totale. Cu toate acestea, ratele de sinteză a proteinelor, ARN-ului și ADN-ului au fost reduse semnificativ imediat după fiecare injecție de somatostatină pe parcursul a 24 de ore (92). Somatostatin-14, administrat, de asemenea, s.c. în gelatină, în doză de 600 µg kg-1, de trei ori pe zi, timp de 2 și 4 zile, a redus semnificativ efectele trofice ale caeruleinei (1 µg kg-1, de trei ori pe zi), cu un efect puternic asupra conținutului total de ADN. Este interesant faptul că imunoneutralizarea împotriva SS-14 a crescut semnificativ toți parametrii de creștere studiați peste cei observați ca răspuns la caeruleină (93). Efecte inhibitorii similare au fost observate la administrarea prelungită de somatostatină cu durată lungă de acțiune, SMS 201-995 (54). Devierea sucului pancreatic la șobolan determină eliberări semnificative de CCK endogenă, ceea ce duce la creșterea pancreatică crescută (89). Utilizând această procedură de deviere a sucului biliar-pancreatic, o astfel de tehnică aplicată 8 h pe zi-1 timp de 4 zile a dus la creșteri semnificative ale greutății pancreatice și ale CCK serice; ambele efecte au fost reduse în mod semnificativ de SMS 201-995 perfuzat la o doză de 5 µg kg-1 h-1 și de L-364,718, un antagonist al receptorilor CCK-1, administrat la 0,5 mg kg-1 h-1. În aceste condiții, atât SMS, cât și L-364,718 au fost echipotenți în ceea ce privește reducerea creșterii pancreasului, în timp ce SMS a fost singurul antagonist capabil să reducă la un nivel bazal CCK endogenă eliberată prin deviere pancreatică-biliară (119). Aceste date indică faptul că somatostatina și analogii pot reduce creșterea pancreatică stimulată de CCK exogenă și endogenă eliberată. În cele din urmă, s-a observat că somatostatina (SMS) perfuzată la o rată de 5 µg kg-1 h-1 timp de 2 zile a fost capabilă să prevină în totalitate creșterile induse de cazeină 70% în greutatea pancreatică și conținutul total de ARN și ADN (94). Aceasta este o altă dovadă că somatostatina poate controla creșterea pancreatică indusă stimulată de CCK endogenă eliberată de o dietă bogată în proteine (50). Administrat singur sub formă de perfuzie iv timp de 7 zile la o doză de 5 µg kg-1 h-1, SMS 201-995 a provocat reduceri semnificative ale greutăților pancreatice și intestinale însoțite de scăderi ale ADN și ARN total în ambele organe. CCK și IGF-1 din plasmă au fost reduse, în timp ce conținutul total de IGF-1 pancreatic a crescut (120). Pe lângă CCK endogenă, unele observații sugerează posibila implicare a IGF-1 în procesul de control pozitiv al creșterii la nivelul intestinului și pancreasului. Într-adevăr, acest factor de creștere este prezent în intestin (28) și pancreas (56) și au fost documentați receptori specifici pe celulele acestor organe (76,162); au fost postulate mecanisme de acțiune paracrine sau autocrine (29). Somatostatina poate acționa asupra controlului acestor două organe prin inhibarea eliberării de IGF-1 însoțită de un efect similar asupra CCK intestinal.
Efectele somatostatinei asupra tumorilor pancreatice
Somatostatina a fost caracterizată ca fiind „întrerupătorul universal” deoarece inhibă majoritatea funcțiilor organice și celulare cu care a fost asociată. A fost sugerat un rol al somatostatinei și al analogilor săi în tratamentele cancerului pancreatic deoarece aceste molecule au oferit inițial o terapie adjuvantă pozitivă netoxică.
La hamsterul sirian auriu implantat subcutanat cu celule de adenocarcinom pancreatic ductal WD, un tratament cronic de 21 de zile cu analogul somatostatinei (L-5-Br-Trp8)SS în doză de 20 µg b.i.d., a diminuat greutatea tumorii cu 44% și volumul tumoral cu 22% (114). S-a demonstrat, de asemenea, că somatostatina și analogul său RC-160 inhibă modificările preneoplastice și scad incidența tumorilor la hamsterii expuși la carcinogenul pancreatic BOP; aceste tratamente au determinat creșterea numărului de celule tumorale apoptotice (150). Într-un alt studiu, numărul de receptori de somatostatină a crescut pe celulele tumorale după tratamentul cu RC-160 (35). Creșterea celulelor MIAPaCa-2 implantate s.c. în șoareci nude a fost inhibată în mod dependent de doză prin injecții de două ori pe zi de octreotidă la 250 și 2500 µg kg-1 (160). Utilizând un alt mod de administrare a medicamentului, microcapsule, RC-160 administrat la 1250 µg kg-1 d-1 a inhibat semnificativ creșterea tumorilor MIAPaCa-2 la șoarecii nude (110). Eșecul somatostatinei sau al analogilor săi de a inhiba creșterea tumorală ar fi putut rezulta din absența receptorului SS, așa cum s-a demonstrat în cazul celulelor canceroase pancreatice umane PGER, care sunt iresponsive la SMS 201-995 (141). La celulele MIAPaCa-2 și PANC-1 cultivate în DMEM conținând 10% ser fetal de vițel, 1 µM SS-14 și SMS 201-995 au inhibat creșterea celulelor PANC-1 cu activarea tirozin fosfatazei SHP-1. Dimpotrivă, SS și analogul său au provocat creșterea celulelor MIAPaCa-2, iar acest efect de creștere poate fi rezultat din absența SHP-1 în aceste celule (31). În celulele care răspund la somatostatină, s-a demonstrat anterior că SHP-1 se copurifică împreună cu receptorul somatostatinei (167). Un efect similar de stimulare a creșterii al SMS a fost observat în celulele BON (celule carcinoide pancreatice umane) la doze de 1 nM și 100 nM; acest efect de creștere a fost însoțit de reduceri semnificative ale conținutului de AMPc al celulelor, fără a afecta hidroliza PI (66).
Majoritatea studiilor clinice cu analogi ai somatostatinei în tratamentul adjuvant al cancerului pancreatic nu au reușit să demonstreze un răspuns. Nu s-a observat niciun efect antitumoral la 14 pacienți cu cancer pancreatic metastatic cu trei injecții zilnice s.c. de 100-200 µg de SMS timp de 7 săptămâni (72). Într-un alt studiu, nouăsprezece pacienți cu carcinom pancreatic exocrin avansat au primit analogul somatostatinei BIM23014 de la 250 µg la 1 mg zi-1 timp de 2 luni. În cadrul acestui grup, un pacient a avut un răspuns parțial, 6 au avut o boală stabilă, iar 11 au avut o boală progresivă (20). Din studiile efectuate pe diferite celule canceroase pancreatice și din diversele răspunsuri obținute asupra creșterii acestora, se pare că o cheie a succesului în lupta critică împotriva cancerului pancreatic este expresia unor receptori specifici ai somatostatinei și utilizarea analogului specific (37). Proprietățile celor cinci subtipuri clonate de receptori umani ai somatostatinei și indicațiile stabilite, probabile și nedefinite pentru utilizarea analogilor somatostatinei au fost rezumate în referința 77.
Utilizarea clinică a somatostatinei
Clinic, octreotida a fost utilizată în tratamentul pancreatitei acute, dar nu a fost confirmat un beneficiu unanim. Într-un studiu (111), somatostatina a fost administrată într-o doză inițială de 250 µg în bolus, urmată de 250 µg h-1 sub formă de perfuzie continuă; tratamentul la 9 din 12 pacienți cu pancreatită acută a inversat amilazemia și a adus o ameliorare clinică, dar nu a reușit să demonstreze o reducere a ratei mortalității. Somatostatina rămâne totuși un tratament eficient pentru complicațiile locale stabilite ale pancreatitei acute, cum ar fi fistulele pancreatice și pseudochisturile (112). Într-un studiu, pacienții cu tumori endocrine pancreatice metastatice au fost tratați inițial cu 50 µg de octreotidă s.c. la fiecare 12 ore, iar ulterior (6-16 luni) doza a fost crescută la 500 µg la fiecare 8 ore. Unii pacienți nu au răspuns la tratament, în timp ce la alții acesta a fost eficient; simptomele s-au ameliorat, dar în cele din urmă au recidivat și toți pacienții au decedat odată ce a fost atinsă faza de rezistență a bolii lor (163). Aceste date indică faptul că somatostatina nu este tratamentul ideal pentru pancreatită, dar poate fi utilă pentru tratarea complicațiilor locale ale bolii. Cu toate acestea, s-a demonstrat că SMS este foarte eficient în eliminarea diareei pancreatice și permite corectarea deshidratării și a acidozei. Efectul său a dus la reducerea marcată a concentrațiilor plasmatice de VIP (84).
3. Instrumente pentru studiul somatostatinei
a) Peptide
Somatostatina-14 și -28 sunt disponibile în comerț. Agonistul major utilizat in vivo este octreotida (SMS 201-995), iar ceilalți sunt: RC-160, BIM-23014, BIM-23056, BIM-23027 și L-362,855. Dintre seria BIM, BIM-23056 acționează ca agonist pe receptorul SST-3, precum și ca antagonist pe receptorul SST-5 (161). Structurile chimice ale acestor molecule sunt prezentate în tabelul 1.
b) Anticorpi și teste
În multe laboratoare au fost dezvoltați anticorpi împotriva somatostatinei -14, -28, SMS 201-995 și RC-160. Ca exemple, Guillemin a pus la punct un RIA utilizând un antiser de oaie BARBAR-78; acest antiser a fost crescut împotriva SS-14 sintetic și reacționează încrucișat cu SS-28 sintetic de oaie în raport echimolar (15). De asemenea, a fost dezvoltat un antiser specific împotriva SS-28 (67) și au fost stabilite RIA pentru SMS 201-995 (5) și RC-160 (83).
c) Modele experimentale
Majoritatea studiilor fiziologice efectuate la om au fost realizate pe voluntari sănătoși de sex masculin și feminin (30). Dintre animalele experimentale, studiile au fost efectuate în principal la câini conștienți cu fistule gastrice și pancreatice (146,147), la șobolani conștienți cu suc biliar-pancreatic deviat (25,127) și la șobolani anesteziați (39). Pentru efectul cronic al somatostatinei asupra pancreasului, șobolanii au fost tratați zilnic cu injecții s.c. de somatostatină (92). Studiile in vitro au fost efectuate de obicei cu acini pancreatici proaspăt preparați, lobulii izolați sau pancreasul perfuzat izolat de șobolan, șoarece sau cobai (65, 96,139,158). În tabelul 2 sunt prezentate câteva date privind speciile de animale utilizate, dozele sau concentrațiile de somatostatină și analogi administrate și efectele
.