New and combined treatments for cirrhosis and portal hypertension: effects on hemodynamics and hepatic fibrosis in experimental animal models

Abstract

La cirrosi, la causa més freqüent d’hipertensió portal (HTP) en els països occidentals, és considerada una malaltia amb múltiples fases, que evoluciona des d'etapes inicials asimptomàtiques a un estat de cirrosi descompensada amb diverses manifestacions clíniques, les quals representen la principal causa de mort i de trasplantament hepàtic a tot el món. Per tant, caldria adaptar les diferents teràpies per a la cirrosi a cadascuna de les fases de la malaltia. Malgrat els avenços realitzats en les últimes dècades per entendre millor la fisiopatologia de la HTP i poder desenvolupar noves estratègies farmacològiques, fins al moment, els beta-bloquejants no selectius (BBNS) continuen sent la base del tractament dels pacients cirròtics amb HTP per a reduir la pressió portal (PP) i prevenir l'hemorràgia per varius. Aquesta tesi doctoral se centra en l'estudi de noves estratègies terapèutiques per al tractament de la cirrosi hepàtica en diferents etapes de la malaltia. Concretament, hem provat dos nous potencials fàrmacs orals, sols o en combinació amb d’altres fàrmacs convencionals, per veure la seva eficàcia en diversos models d’experimentació animal d’HTP: el model de lligadura de la vena porta (LVP), el de lligadura del conducte biliar (LCB), i el model d’intoxicació per tetraclorur de carboni (CCl4). Tres estudis conformen aquesta tesi. En el primer estudi, es va avaluar la utilitat de la droxidopa, un fàrmac pro-adrenèrgic que ja s'utilitza en humans per a altres indicacions, en el tractament de les alteracions hemodinàmiques i renals associades a la cirrosi hepàtica; en el segon estudi, es van testar combinacions de droxidopa amb d’altres fàrmacs que disminueixen la PP (BBNS o estatines), per tal d'intentar aconseguir un efecte sinèrgic i, en el tercer estudi, es va dur a terme una comparació, pel que fa a la reducció de la PP i la toxicitat, de l’efecte de les estatines convencionals (simvastatina, atorvastatina) amb el NCX 6560, una atorvastatina alliberadora d'òxid nítric (ON). La droxidopa va produir un efecte diürètic i natriürètic destacat, i va millorar les alteracions sistèmiques i hemodinàmiques de les rates amb HTP mitjançant l'augment de la pressió arterial mitjana i la resistència de l’artèria mesentèrica superior conjuntament amb una reducció del flux sanguini en l'artèria mesentèrica superior. El tractament crònic amb propranolol més droxidopa va reduir la PP, tot mantenint l'increment en la diüresi i la natriüresi de la droxidopa. Ni la combinació aguda de carvedilol més droxidopa, ni la combinació amb atorvastatina, van aconseguir un efecte sinèrgic. La comparació entre les diferents estatines va mostrar un major efecte tòxic d'aquests fàrmacs en un model que reprodueix una funció hepàtica deteriorada i colèstasi (especialment amb el tractament amb simvastatina), i el NCX 6560 va millorar la HTP de manera similar a l'atorvastatina en dos models cirròtics (LCB i CCl4), però amb menor toxicitat i un millor perfil vasoprotector intrahepàtic. En conjunt, els resultats d’aquesta tesi apunten a un potencial ús terapèutic de la droxidopa per al tractament dels pacients cirròtics amb ascites refractària i síndrome hepatorenal tipus 2, fins i tot en aquells pacients que estan en tractament amb propranolol, i a un ús més segur del NCX 6560 en el potencial tractament a llarg termini de la HTP amb estatines.

Cirrhosis, the most frequent cause of portal hypertension (PHT) in Western countries, is considered a multistage disease progressing from asymptomatic initial stages to decompensated cirrhosis with multiple clinical manifestations, which are a leading cause of death and liver transplantation worldwide. Therefore, therapies in liver cirrhosis should be adapted to each stage of the disease. Although many advances has been made in the last decades to understand the pathophysiology of PHT and develop new pharmacological approaches, up to now, non-selective beta-blockers (NSBB) still remain the mainstay of treatment in cirrhotic patient with PHT in order to reduce portal pressure (PP) and prevent variceal bleeding. The present doctoral thesis focuses on the study of new therapeutic strategies for the management of liver cirrhosis at different stages of the disease. In particular, two potential oral new drugs were tested, alone or in combination with other conventional drugs, to see their efficacy in several experimental animal models of PHT: the portal vein ligation (PVL), the bile duct ligation (BDL), and the carbon tetrachloride (CCl4) models. Three studies constitute this thesis. In the first study, the pro-adrenergic drug droxidopa, already used in humans for other indications, was evaluated for the management of the hemodynamic and renal alterations associated with liver cirrhosis; in the second study, combinations of droxidopa with other PP-lowering drugs (NSBB or statins) were performed in order to achieve a synergistic effect and, in the third study, a comparison of conventional statins (simvastatin, atorvastatin) with the nitric oxide (NO)-donating atorvastatin NCX 6560, in terms of PP lowering effect and toxicity, was also carried out. Droxidopa produced a marked diuretic and natriuretic effect, and improved the systemic and hemodynamic alterations of portal hypertensive rats by increasing mean arterial pressure and superior mesenteric artery resistance and by reducing superior mesenteric artery blood flow. A chronic treatment with propranolol plus droxidopa reduced PP, maintaining the increase in diuresis and natriuresis caused by droxidopa. Neither the acute combination of carvedilol plus droxidopa nor the combination with atorvastatin achieved a synergistic effect. The comparison among statins showed a magnified toxic effect of these drugs in a model that mimics a deteriorated liver function and cholestasis (especially with simvastatin treatment), and NCX 6560 improved PHT similarly to atorvastatin in two cirrhotic models (BDL and CCl4), but with less toxicity and a better intrahepatic vasoprotective profile. Altogether, the results presented in this thesis point to a potential therapeutic use of droxidopa in the management of cirrhotic patients with refractory ascites and type-2 hepatorenal syndrome, even in those patients on propranolol therapy, and to a safer use of NCX 6560 in the potential long-term statin treatment of PHT.