Badania nad przebiegiem reakcji zapalnej i roli jaką pełnią w niej molekularne mediatory przyczyniają się do bliższego poznania patogenezy posocznicy. Uważa się, że to właśnie mediatory reakcji zapalnej są odpowiedzialne za kliniczny obraz i rokowanie w rozlanym zapaleniu otrzewnej (RZO) [1,2]. Miejscem ich wydzielania i komórkami efektorowymi tej reakcji w głównej mierze są makrofagi i komórki śródbłonka naczyń [3,4,5]. Początkowo miejscowa reakcja zapalna mobilizuje mechanizmy obronne i wykazuje działanie korzystne dla ustroju. Jednak jej niekontrolowany rozwój prowadzi do nasilenia się procesów autodestrukcyjnych.

Pod wpływem czynników powodujących aktywację neutrofilów granulocyty wędrują do ogniska zakażenia, ulegają agregacji i tworzą nacieki w przestrzeni pozanaczyniowej [6,7]. Kompleks adhezji leukocytów (CD11/CD18) oraz integryna są pierwotnymi mediatorami adherencji neutrofilów do śródbłonka naczyń [8]. Do mediatorów tych należą również składnik C5a dopełniacza oraz leukotrieny (LTB) i tromboksany (TXA). Uwalniane substancje aktywne biologicznie powodują na drodze bezpośredniej i pośredniej uszkodzenie śródbłonka naczyń krwionośnych. Śródbłonek ten pod wpływem drażniących czynników mechanicznych, chemicznych, hormonalnych i neurogennych uwalnia kolejne mediatory i transmitery. Obserwowany jest wzrost ekspresji międzykomórkowych białek adhezyjnych (ICAM-1 i ICAM-2) oraz ich receptorów [8]. Wzrasta również stężenie śródbłonkowej molekuły adhezji krwinek białych ELAM-1, która ułatwia wiązanie neutrofilów ze śródbłonkiem naczyń [9]. W procesie tym biorą również udział perforyny i grasymy [5,10]. Jednocześnie wzbudzone leukocyty tworzą pseudopodia i zwiększają ekspresję molekuł adhezyjnych. Strumień krwi umożliwia zachowanie osiowego ułożenia elementów morfotycznych i zmniejszając lepkość krwi ogranicza oddziaływanie krwinek na śródbłonek naczyń. Natomiast leukocyty zepchnięte na obwód strumienia krwi znajdują szczególne warunki umożliwiające oddziaływanie na śródbłonki naczyń i sprzyjające przemieszczaniu ich poza ścianę naczynia. Więźnięcie krwinek białych w kapilarach osłabia funkcje immunologiczne ustroju i zmniejsza jego możliwości obronne. Zjawisko to nazywane jest pułapką leukocytarną. Leukocyty uwięźnięte w mikrokrążeniu wydzielają w wyniku wybuchu oddechowego ogromne ilości aktywnych postaci tlenu [11,12]. W następstwie dochodzi do wzrostu przepuszczalności śródbłonka i przemieszczenia osocza poza światło naczynia. Obrzęk przestrzeni okołonaczyniowej sprzyja dalszemu spowolnieniu prądu krwi. Ma to szczególne znaczenie dla procesów dyfuzyjnych zachodzących w mikrokrążeniu pomiędzy krwią a pozanaczyniową przestrzenią wodną. Opisane zjawiska przyczyniają się do agregacji płytek i erytrocytów oraz do odkładania się fibrynogenu, co w konsekwencji ułatwia powstawanie zakrzepów przyściennych. W okresie tym dochodzi do istotnych zaburzeń hemodynamicznych, zaburzeń hemostazy, śmierci komórek (apoptosis), niewydolności narządów wewnętrznych (multiorgan dysfunctions) i supresji układu immunologicznego [10,13,14,15,16].

Pod wpływem oddziaływania endotoksyn, a zwłaszcza lipopolisacharydów (LPS) na makrofagi dochodzi do przemiany dehydrogenazy ksantyny w jej oksydazę, a w efekcie do gwałtownego tworzenia wolnych rodników tlenu (WRT). Molekularny tlen zostaje uwolniony w mitochondriach komórkowych przy współudziale oksydazy cytochromowej. Działanie tych biologicznych utleniaczy polega między innymi na peroksydacji lipidów, w tym wielonienasyconych kwasów tłuszczowych (WNKT) pochodzących z błony komórkowej bakterii. W konsekwencji WRT przyczyniają się przez degradację kwasów nukleinowych do zmiany potencjału oksydoredukcyjnego [2,17,18]. Z kolei uwalniane metabolity kwasu arachidonowego przyczyniają się do aktywacji oksydoreduktazy O₂ i nasilenia wybuchu tlenowego. Aktywują one w nadmiarze fosfolipazę A2 i przyczyniają się do supresji dehydrogenazy glicerofosforanowej i karboksylazy acetylo-CoA, a następnie do uwolnienia WNKT będących substratem do produkcji rodników hydroksylowych. Procesy te wyzwalają lawinową peroksydację WNKT z wytwarzaniem metabolitów kwasu arachidonowego [3,8]. Opisane zmiany uznano za podstawowy element rozwoju zespołu niedokrwienie-reperfuzja w przebiegu zespołu septycznego (ZS). O istotnej roli tromboksanu, prostaglandyn (PGE) i eikosanoidów w rozwoju ZS pisze wielu autorów (19,20). Powstające leukotrieny sprzyjają tworzeniu się nacieków granulocytarnych. Proces peroksydacji lipidów z błon komórkowych prowadzi do zmian w ich strukturze i cytozolu. Opisane zjawiska prowadzą do wzrostu zapotrzebowania tkankowego na tlen i substraty odżywcze. W czasie trwania reakcji zapalnej gwałtownie narastają stężenia produkowanych przez wątrobę białek ostrej fazy, a zwłaszcza białka C-reaktywnego (CRP). Stężenie tego białka wykazuje korelację ze stężeniem IL-6 [1].

Aby zrozumieć miejsce i rolę działania inhibitorów cyklooksygenazy kwasu arachidonowego należy przypomnieć zjawiska zachodzące w procesie utleniania wielo-nienasyconych kwasów tłuszczowych, a wśród nich kwasu arachidonowego. W procesie peroksydacji lipidów aktywny udział biorą liczne cytokiny. Narastanie ich stężeń w krążeniu wyzwala zaburzenia równowagi mechanizmów obronnych. Aktywowana kaskada sieci cytokin zaburza integralność mikrokrążenia i prowadzi do upośledzenia czynności, a następnie niewydolności narządów wewnętrznych.

Regulująca rola TNF-alfa w aktywacji kaskady cytokin prozapalnych była dotychczas niepodważalna, natomiast nadal mało wiadomo o jego roli w metabolizmie kwasu arachidonowego. W procesie powstawania cząsteczki TNF-alfa istotną rolę odgrywa fosfodiesteraza. Jest ona enzymem katalizującym wewnątrzkomórkowe powstawanie AMP przez rozerwanie pierścienia cAMP i redukcję związku do AMP. W procesie tym bierze też udział cyklaza adenylowa. Z kolei prostaglandyna G2 aktywuje cyklazę adenylową w osoczu i prowadzi do wzrostu stężenia cyklicznego AMP [2,9,22]. W efekcie prostaglandyna G2 unieczynnia produkcję TNF-alfa w makrofagach. Tłumaczy to obniżenie stężenia wewnątrzkomórkowego AMP w trakcie wybuchu tlenowego. Nie ulega wątpliwości, że TNF-alfa wspólnie z wolnymi rodnikami tlenu stymuluje in vitro metabolizm wolnych kwasów tłuszczowych. W ten sposób TNF-alfa przyczynia się w istotny sposób do wydzielania eikosanoidów w procesie przemian kwasu arachidonowego. Uważa się, że eikosanoidy wpływając na stan mikrokrążenia przyczyniają się do upośledzenia ukrwienia i niedotlenienia tkanek. Rozwijająca się hipoksja prowadzi do spadku stężenia ATP-azy komórkowej i zwiększonego rozpadu bogatych energetycznie połączeń fosforowych [14].

W procesie peroksydacji kwasu arachidonowego niezwykle aktywne są dwa enzymy: cyklooksygenaza i lipooksygenaza. W rozwoju procesów zapalnych główna rola przypada cyklooksygenazie (COX). Enzym ten stanowi składową syntetazy prostaglandyny H, która katalizuje przemianę kwasu arachidonowego do prostaglandyn oraz przyczynia się do powstania toksycznych eikosanoidów, leukotrienów i tromboksanów [2,20,22]. Wtórnie wydzielany jest również tlenek azotu (NO), liczne proteazy jak katepsyna czy elastaza oraz czynniki aktywujące krwinki płytkowe (PAF) [22]. Pod ich wpływem dochodzi do rozszerzenia kapilarów ze wzrostem przepuszczalności ścian.

W 1992 r. Simmonds opisał dwie formy izoformiczne cyklooksygenazy jako COX-1 i COX-2. Postać COX-1 wpływa bezpośrednio na wytwarzanie tromboksanu w płytkach krwi i prostacykliny w komórkach śródbłonka naczyniowego. Natomiast COX-2 jest indukowana w przebiegu procesów zapalnych. Wykazano jej aktywną rolę w procesach zapalnych nerek, układu nerwowego, narządu rodnego a ponadto w kontroli apoptozy. Udokumentowano również hamujący wpływ inhibitorów cyklooksygenazy na wybuch tlenowy neutrofilów [23]. Przesłanki te stały się podstawą do podjęcia badań nad rolą niesteroidowych leków przeciwzapalnych (indometacyna) w terapii posocznicy w przebiegu RZO. W wielu pracach, doświadczalnych i klinicznych opisywane są próby zastosowania szeregu czynników biologicznych mających na celu modyfikację przebiegu uogólnionej reakcji zapalnej w rozlanym zapaleniu otrzewnej [1,23,24,25,26,27,28,29,30]. Jedną z dróg poprawy jest próba farmakologicznego hamowania wydzielania metabolitów kwasu arachidonowego przez inhibicję cyklooksygenazy i fosfolipazy A2. Znając rolę eikosanoidów i prostaglandyn wytwarzanych w czasie peroksydacji kwasu arachidonowego zwrócono uwagę na możliwości blokowania tego procesu zarówno na poziomie powstawania cząsteczki TNF-alfa jak i bezpośredniego oddziaływania na cyklooksygenazę.

Opisano dwie drogi blokowania metabolizmu kwasu arachidonowego z wykorzystaniem inhibitorów cyklooksygenazy. Pierwsza polega na farmakologicznym ograniczeniu wytwarzania TNF-alfa. Jednym z leków wykazujących te właściwości jest pentoksyfilina (PTX; 3,7 dwumetylo-1-(5-oksoheksyl) ksantyna). Własności PTX jako leku zmniejszającego lepkość krwi znano od dawna [26,31]. PTX jest antagonistą molekuł adhezyjnych uwalnianych ze śródbłonka naczyń. Aktywność tego leku polega na zmniejszaniu wydzielania TNF-alfa, jak również na hamowaniu migracji granulocytów do śródbłonków naczyniowych i zapobieganiu ich adhezji z uwalnianiem toksycznych mediatorów. Szczególną właściwością PTX jest zdolność unieczynniania fosfodiesterazy. W ten sposób odgrywa ona rolę podobną do prostaglandyny w syntezie TNF-alfa i blokuje wydzielanie TNF-alfa na poziomie transkrypcji mRNA [21,30]. Uważa się, że unieczynnienie fosfodiesterazy przyczynia się do opisanego powyżej wzrostu stężenia AMP, a wtórnie obniżenia stężenia TNF-alfa. PTX przez hamowanie sekrecji TNF-alfa wtórnie prowadzi do zmniejszenia stężenia uwalnianych eikosanoidów. Zmniejsza się więc cytotoksyczne działanie TNF-alfa. Wpływ PTX na powstawanie cząsteczki TNF-alfa ma charakter selektywny, bowiem nie wpływa ona bezpośrednio na metabolity kwasu arachidonowego a zwłaszcza na aktywność tromboksanu. PTX nie wykazuje również wyraźnego wpływu na uwalnianie innych cytokin [30] a zatem nie w pełni blokuje odpowiedź zapalną ustroju na LPS.

W badaniach na zwierzętach z doświadczalnym RZO stwierdzono, że podanie PTX bez względu na czas zastosowania i wielkość dawki skutkuje porównywalnym obniżeniem stężenia TNF-alfa, z jednoczesnym istotnym obniżeniem stężenia CRP [21]. W znacznej części przypadków powoduje złagodzenie objawów posocznicy, ale nie zawsze znajduje to odzwierciedlenie w wydłużeniu czasu przeżycia zwierząt. Nie w pełni jest więc zasadna opinia, że obniżenie stężenia czy zablokowanie czynności cytokin prozapalnych powinno poprawić stan kliniczny w przebiegu posocznicy. Co więcej stwierdzono, że podanie TNF-alfa anty-IgG w doświadczalnym zapaleniu otrzewnej jest nieskuteczne, a zatem to nie TNF-alfa jest odpowiedzialny za zgon chorego. Próbą wytłumaczenia jest przesłanka, że efekt biologiczny działania TNF-alfa zależy od połączenia się jego cząsteczki ze swoistym receptorem na powierzchni komórki oraz od dalszego przekazania sygnału do jądra komórkowego. Okazuje się, że podobnie do TNF-alfa działa czynnik jądrowy kappa B (nuklear factor kappaB – NF kappaB), będący białkiem wątrobowym ostrej fazy. Dane z piśmiennictwa wskazują, że wykazuje ono wiodącą rolę w procesie przekazywania sygnału do jądra komórkowego [14,32,33,34,35]. Jednocześnie udokumentowano hamujący wpływ, jaki wykazuje PTX w stosunku do powstawania NF kappaB [30]. Faktem tym można tłumaczyć zjawisko pozytywnego wpływu PTX na przebieg zakażenia.