2,4-Dinitrofenol (2,4-DNP) jako potencjalny lek na otyłość – status badań na rok 2025

Wprowadzenie

2,4-Dinitrofenol (2,4-DNP) to związek chemiczny znany ze zdolności do silnego przyspieszania metabolizmu. Już w latach 30. XX w. był on stosowany jako środek odchudzający ze względu na efekt gwałtownego spalania kalorii. Okazał się jednak bardzo niebezpieczny – wiele osób doświadczyło skutków ubocznych, takich jak hipertermia (przegrzanie organizmu), uszkodzenia narządu wzroku (zaćma) czy nawet zgony, co skłoniło FDA do wycofania DNP z rynku w 1938 roku. Mimo to zainteresowanie mechanizmem działania DNP nie zniknęło, ponieważ związek ten znacząco podnosi tempo metabolizmu i sprzyja spalaniu tkanki tłuszczowej. W ostatnich latach pojawiły się próby wykorzystania DNP w terapii otyłości w nowy, bezpieczniejszy sposób – poprzez modyfikacje chemiczne, kontrolowane formy uwalniania i ukierunkowanie działania, tak aby zachować efekt odchudzający, a zminimalizować ryzyko .

Mechanizm działania DNP

Mechanizm działania 2,4-DNP polega na rozprzęganiu fosforylacji oksydacyjnej w mitochondriach. Innymi słowy, DNP działa jak protonofor – przenosi protony przez wewnętrzną błonę mitochondrialną, omijając syntazę ATP. Powoduje to „marnowanie” energii spalania substratów odżywczych w postaci ciepła zamiast magazynowania jej w ATP . Taki proces zwiększa wydatek energetyczny organizmu (termogenezę) i zmusza komórki do spalania większej ilości paliwa (tłuszczów i węglowodanów) w celu utrzymania produkcji ATP. Efektem jest podniesienie podstawowej przemiany materii nawet o kilkadziesiąt procent oraz przyspieszone zużywanie zapasów tłuszczu. Zauważono np., że DNP potrafi stymulować utlenianie kwasów tłuszczowych i aktywować szlaki metaboliczne sprzyjające wydatkowaniu energii, m.in. zwiększać β-oksydację tłuszczów i aktywować kinazę AMPK – co przesuwa metabolizm z magazynowania energii w kierunku jej spalania . Niestety rozprzęganie na dużą skalę może prowadzić do niebezpiecznego przegrzania organizmu i uszkodzenia komórek, stąd obecne badania skupiają się na „łagodnym” rozprzęganiu mitochondrialnym – tak, by zwiększyć metabolizm wystarczająco do utraty wagi, ale bez efektów toksycznych.

Badania przedkliniczne (modelowe)

W ostatnich latach wiele badań przedklinicznych potwierdziło, że odpowiednio kontrolowane użycie DNP lub jego pochodnych może bezpiecznie redukować masę ciała i poprawiać parametry metaboliczne u zwierząt:

Niskie dawki DNP w modelach otyłości – Już niewielkie, ostrożnie dobrane dawki DNP mogą wywołać korzystne efekty bez toksyczności. Przykładowo, trzydniowa kuracja doustna niską dawką odwróciła otyłość dietozależną i insulinooporność u szczurów, nie powodując skutków ubocznych . Długotrwałe podawanie bardzo małych dawek (około 100 μg/kg/dzień w wodzie pitnej przez 5 miesięcy) u myszy skutkowało spadkiem stresu oksydacyjnego, poprawą parametrów zespołu metabolicznego, a nawet wydłużeniem życia tych zwierząt . Nawet wyższe dawki DNP podawane myszom na diecie wysokotłuszczowej były tolerowane bez objawów zatrucia i zmniejszały przyrost masy ciała, stłuszczenie wątroby oraz insulinooporność – pod warunkiem utrzymywania zwierząt w warunkach termoneutralnych (ciepłe otoczenie minimalizujące dodatkową termogenezę) . Badania te pokazały, że rozprzęganie metaboliczne może zwalczać otyłość u zwierząt, o ile dawka i warunki są ściśle kontrolowane.
Pochodne DNP o ukierunkowanym działaniu – Kluczowym kierunkiem badań jest opracowanie form DNP działających bardziej selektywnie w określonych tkankach lub uwalnianych stopniowo, by uniknąć gwałtownego wzrostu stężenia we krwi. Zespół Perry’ego i Shulmana z Yale University opracował np. prolek DNP (metyloeter DNP, DNPME), który ulega aktywacji głównie w wątrobie dzięki enzymom cytochromu P450 . Taka forma kieruje rozprzęganie do wątroby, przez co zmniejszono toksyczność i dawkę śmiertelną (LD_50) kilkukrotnie w porównaniu z tradycyjnym DNP . Kolejnym krokiem było stworzenie kontrolowanego systemu uwalniania DNP – tzw. CRMP (Controlled-Release Mitochondrial Protonophore). CRMP to preparat o przedłużonym uwalnianiu, również przede wszystkim wychwytywany przez wątrobę, który wydłuża działanie DNP i zapobiega wysokim szczytom stężenia we krwi . Dzięki temu uzyskano ogromne poszerzenie indeksu terapeutycznego – różnica między dawką skuteczną a toksyczną zwiększyła się ponad 200-krotnie . W modelach zwierzęcych wykazano, że takie modyfikacje skutecznie leczą zaburzenia metaboliczne (otyłość, insulinooporność, stłuszczenie wątroby, dyslipidemię) u gryzoni, przy minimalnych skutkach ubocznych .
Badania na modelach naczelnych – Obiecujące rezultaty u gryzoni skłoniły naukowców do testów na bardziej zaawansowanych modelach. W jednym z badań podawano formułę CRMP otyłym małpom (nie-ludzkim naczelnych) cierpiącym na zespół metaboliczny. Jednorazowa dawka CRMP zwiększała tempo utleniania tłuszczów w wątrobie o ~40%, zaś 6-tygodniowa terapia spowodowała znaczną redukcję tłuszczu w wątrobie (mimo braku zmiany masy ciała), obniżenie poziomu trójglicerydów i LDL we krwi o 20–30%, a także poprawę kontroli glikemii – bez zmian apetytu, temperatury ciała czy poważnych działań niepożądanych . To dowód koncepcji, że rozprzęganie mitochondrialne może bezpiecznie poprawiać metabolizm u dużych ssaków, co toruje drogę do badań klinicznych u ludzi .
Nowe cząsteczki rozprzęgające – Niezależne grupy badawcze pracują także nad nowymi związkami o działaniu podobnym do DNP. Przykładem jest BAM15 – małocząsteczkowy protonofor opracowany m.in. przez naukowców z Pennington Biomedical Research Center. W badaniach przedklinicznych BAM15 zapobiegał rozwojowi otyłości u myszy na diecie wysokotłuszczowej, zmniejszając akumulację tkanki tłuszczowej i poprawiając wrażliwość na insulinę . Co istotne, wykazano że BAM15 cechuje się lepszą tolerancją i „kinetyką oddechową” niż starsze rozprzęgacze (jak DNP), a jego działanie koncentruje się w tkankach bogatych w lipidy (np. tkance tłuszczowej), co może ograniczać efekty uboczne w innych organach . To pokazuje, że poszukiwanie bezpieczniejszych następców DNP jest aktywnie prowadzone przez różne grupy badawcze.

Badania kliniczne (fazy I–III)

Badania kliniczne na ludziach z użyciem 2,4-DNP w czystej postaci nie są obecnie prowadzone – DNP pozostaje substancją zakazaną do spożycia ze względu na toksyczność. Jednakże zmodyfikowane wersje DNP o kontrolowanym działaniu są testowane w ramach oficjalnych prób klinicznych jako potencjalne leki na otyłość i choroby metaboliczne:

Faza I (badania bezpieczeństwa): Spółka biotechnologiczna Rivus Pharmaceuticals (USA) opracowała kandydat na lek oznaczony jako HU6, będący doustnym związkiem z klasy tzw. Controlled Metabolic Accelerators (CMA). HU6 to prolek przekształcający się w wątrobie w aktywny 2,4-DNP, dzięki czemu rozprzęganie zachodzi głównie w komórkach wątrobowych . W zakończonych badaniach fazy I wykazano, że HU6 jest dobrze tolerowany przez zdrowych ochotników, a ponadto zgodnie z założeniami zwiększa spoczynkową przemianę materii. Odnotowano też wstępnie trend do zależnego od dawki spadku masy ciała u osób przyjmujących HU6 . Profil bezpieczeństwa w fazie I był obiecujący – nie wystąpiły poważne działania niepożądane, co otworzyło drogę do badań skuteczności.
Faza II (badania wstępnej skuteczności): HU6 przechodzi obecnie testy fazy II u pacjentów z otyłością i powikłaniami metabolicznymi. W 2021 roku przeprowadzono 8-tygodniowe, randomizowane badanie fazy IIa na 80 osobach z otyłością i niealkoholowym stłuszczeniem wątroby (NAFLD). Wyniki były pozytywne: we wszystkich dawkach HU6 uzyskano istotne statystycznie obniżenie zawartości tłuszczu w wątrobie (średnio o ~27–36% od wartości wyjściowej, w zależności od dawki), podczas gdy grupa placebo nie zanotowała poprawy . Co więcej, masa ciała pacjentów spadła głównie dzięki utracie tkanki tłuszczowej, przy zachowaniu masy mięśniowej . Średni ubytek masy dla najwyższej dawki wyniósł ok. 6 funtów (~2,7 kg) w ciągu 8 tygodni bez zmiany diety i aktywności . Zaobserwowano też poprawę wskaźników metabolicznych – u osób z podwyższoną glikemią wyjściowo HU6 wywoływał większą redukcję tłuszczu i poprawę wrażliwości na insulinę . Profil bezpieczeństwa HU6 w fazie IIa okazał się akceptowalny: nie odnotowano poważnych działań niepożądanych ani zgonów . Najczęstsze efekty uboczne to zaczerwienienie/uderzenia gorąca, łagodne biegunki oraz sporadyczne kołatania serca . Objawy te były przemijające. Istotnie, nie stwierdzono niebezpiecznej hipertermii ani uszkodzeń narządowych w tej krótkotrwałej próbie. Sukces fazy IIa zachęcił do kontynuacji – w 2024 r. HU6 ukończył też badanie IIa u pacjentów z otyłością powikłaną niewydolnością serca z zachowaną frakcją wyrzutową (HFpEF), również osiągając znaczące zmniejszenie masy ciała i poprawę parametrów, co firma ogłosiła jako „mid-stage win” . Dzięki tym wynikom Rivus planuje włączyć HU6 do fazy III – przygotowuje się do uzyskania zgód regulacyjnych i uruchomienia dużego badania III fazy dotyczącego otyłości skojarzonej z HFpEF .
(Warto zaznaczyć, że HU6 nie jest jedynym podejściem – trwają też wczesne badania innych związków rozprzęgających. Np. BAM15 na razie nie wszedł do prób klinicznych, ale jego skuteczność w modelach zwierzęcych czyni go potencjalnym kandydatem do przyszłych badań z udziałem ludzi .)

Potencjalne ryzyka i ograniczenia

Pomimo obiecujących wyników, terapia oparta na DNP niesie istotne ryzyka, które stanowią przedmiot szczegółowej analizy w trakcie badań:

Niski indeks terapeutyczny: Głównym problemem klasycznego DNP była wąska granica między dawką skuteczną a toksyczną. Nieznaczne przedawkowanie prowadzi do gwałtownej hipertermii, przyspieszenia akcji serca, odwodnienia, uszkodzenia narządów, a często śmierci . Historycznie u użytkowników DNP notowano również zaćmę (uszkodzenie soczewki oka) przy dłuższym stosowaniu . Współczesne badania starają się zminimalizować to ryzyko – np. poprzez uniknięcie wysokich pików stężenia (formuły o przedłużonym uwalnianiu) i skierowanie leku do określonych tkanek (głównie do wątroby, która pełni rolę „pieca metabolicznego”) . Mimo to badacze ściśle monitorują objawy niepożądane takie jak wzrost temperatury ciała, tętna czy oznaki uszkodzeń narządowych u uczestników prób klinicznych. W przypadku HU6 jak dotąd udało się uniknąć poważnych efektów ubocznych, ale dopiero dłuższe i większe badania pokażą, czy bezpieczeństwo utrzymuje się przy dłuższym stosowaniu.
Skutki uboczne przy niższych dawkach: Nawet przy kontrolowanym rozprzęganiu pojawiają się łagodniejsze działania niepożądane, które wymagają uwagi. W badaniach HU6 wskazano na częstsze niż w placebo uderzenia gorąca (flush) i dolegliwości ze strony układu pokarmowego (np. biegunka) . Są to efekty potencjalnie związane z mechanizmem leku (np. rozszerzenie naczyń krwionośnych od uwalnianego ciepła, zmiany trawienia w wyniku przyspieszonego metabolizmu). Choć były one stosunkowo niegroźne, mogą ograniczać tolerancję terapii u niektórych pacjentów, zwłaszcza przy dłuższym leczeniu.
Brak danych długoterminowych: Aktualnie dostępne wyniki pochodzą z krótkookresowych badań (kilka dni do kilku tygodni). Nie wiadomo, czy efekt odchudzający uzyskany przez kontrolowane rozprzęganie utrzymuje się przez wiele miesięcy lub lat, oraz czy organizm nie wykształci mechanizmów kompensacyjnych (np. zwiększenia apetytu albo adaptacji metabolicznej zmniejszającej efekt). Autorzy podkreślają, że trwałość efektów musi zostać potwierdzona w dłuższych próbach . Również długofalowe bezpieczeństwo (np. wpływ na narząd wzroku, serce czy ryzyko nowotworów) pozostaje do zbadania. Z tego powodu dalsze etapy (faza IIb/III) będą zapewne obejmować dłuższy okres obserwacji i większe grupy pacjentów, aby wychwycić ewentualne późne powikłania.
Ryzyko nadużyć i kwestie etyczne: DNP ma niestety historię pozamedycznego nadużywania – do dziś bywa stosowany nielegalnie przez kulturystów i osoby szukające szybkiej utraty wagi, co prowadziło do zatruć i zgonów . Wprowadzenie na rynek leku bazującego na DNP wymagałoby ścisłych regulacji, by zapobiec samowolnemu zwiększaniu dawek przez pacjentów pragnących szybszych efektów. Firmy farmaceutyczne i instytucje regulacyjne biorą to pod uwagę przy projektowaniu programu badań (np. ograniczenie dostępu, ścisłe wskazania do stosowania, edukacja pacjentów). Ponadto, reputacja DNP jako „trucizny” oznacza, że przekonanie opinii publicznej i organów nadzoru do bezpieczeństwa nowych form leku będzie wyzwaniem – potrzebne są solidne dane naukowe wykazujące korzyść przy akceptowalnym ryzyku.

Podmioty prowadzące testy nad DNP i jego analogami

Badania nad wykorzystaniem mechanizmu 2,4-DNP w leczeniu otyłości prowadzone są zarówno przez ośrodki akademickie, jak i firmy biotechnologiczne oraz niezależne zespoły badawcze:

Uniwersytety i instytucje akademickie: Stanford University odegrał historyczną rolę (badania Maurice’a Taintera w latach 30.), a obecnie prym wiedzie m.in. Yale University – zespół prof. Geralda Shulmana i dr Perry’ego opracował innowacyjne formy DNP (DNPME, CRMP) i przetestował je na zwierzętach (wyniki publikowane m.in. w Cell Metabolism 2013 i Science 2015) . Także inne ośrodki, np. Pennington Biomedical Research Center (USA) czy University of Cambridge (Wielka Brytania), badają nowe rozprzęgacze energetyczne w modelach otyłości. Wiele z tych badań ma charakter przedkliniczny, ale tworzą one podstawy do późniejszych testów na ludziach.
Firmy farmaceutyczne/biotechnologiczne: Wspomniana Rivus Pharmaceuticals (Charlottesville, VA, USA) jest liderem w klinicznym rozwoju pochodnych DNP – ich kandydat HU6 znajduje się w zaawansowanym stadium (ukończona faza IIa, przygotowania do fazy III). Rivus zatrudnia zarówno naukowców z doświadczeniem akademickim, jak i ekspertów przemysłowych, a badania kliniczne prowadzi we współpracy z ośrodkami badawczymi (np. Houston Research Institute, VCU School of Medicine) . Inne młode firmy również interesują się tą domeną: Continuum Biosciences (Sydney, Australia) wspiera prace nad BAM15 i podobnymi cząsteczkami rozprzęgającymi (badania na zwierzętach) . Możliwe, że w najbliższym czasie także większe firmy farmaceutyczne zwrócą uwagę na tę klasę leków, jeśli wyniki będą nadal pozytywne.
Niezależne grupy badawcze: Poza strukturami uczelni czy firm, działają również konsorcja i projekty badawcze ukierunkowane na poszukiwanie nowych terapii otyłości. Przykładowo, międzynarodowe zespoły specjalistów od metabolizmu publikują przeglądy i raporty oceniające potencjał mitochondrialnych rozprzęgaczy jako leków nowej generacji . Takie prace koncepcyjne (m.in. finansowane przez agencje rządowe lub fundacje naukowe) wskazują mechanizmy warte eksploracji i oceniają ryzyka, wspomagając ukierunkowanie badań. Ponadto, lekarze i toksykolodzy śledzą przypadki zatruć DNP u ludzi (z nielegalnego użycia) – te dane pozaformalne również uczą o zagrożeniach i pomagają określić, na co zwracać uwagę w badaniach klinicznych z udziałem pochodnych DNP .

Dotychczasowe wyniki i perspektywy

Podsumowując, 2,4-dinitrofenol powraca w kręgu zainteresowań nauki jako potencjalny lek na otyłość, choć w zmodyfikowanej, bezpieczniejszej formie. Badania przedkliniczne jednoznacznie pokazują, że łagodne rozprzęganie metabolizmu może redukować tkankę tłuszczową, chronić przed przyrostem masy ciała i poprawiać parametry metaboliczne u zwierząt . Mechanizm działania DNP (zwiększenie wydatków energetycznych kosztem „spalania” kalorii w postaci ciepła) jest dobrze poznany i aktualne próby skupiają się na jego kontrolowaniu – tak, by spalać głównie tłuszcz przy zachowaniu beztłuszczowej masy ciała . Badania kliniczne fazy I–II z udziałem pochodnej DNP (HU6) przyniosły obiecujące wyniki: umiarkowaną, lecz szybką utratę masy ciała z preferencyjnym ubytkiem tłuszczu, poprawę zdrowia metabolicznego (m.in. mniej tłuszczu w wątrobie, lepsza glikemia) oraz znośny profil bezpieczeństwa w krótkim okresie .

Należy jednak podkreślić, że przed tą strategią wciąż stoją wyzwania. Trzeba udowodnić długoterminowe bezpieczeństwo – czy chroniczne „podkręcanie” metabolizmu nie odbije się negatywnie na sercu, nerkach czy innych organach – oraz utrzymujący się efekt odchudzający bez szybkiego efektu jo-jo . Ważne jest też wypracowanie takich form terapii, które zminimalizują ryzyko nadużycia i pozwolą precyzyjnie kontrolować dawkę u pacjenta. Mimo tych niewiadomych, dotychczasowe wyniki są na tyle zachęcające, że ruszają większe badania kliniczne (faza III dla HU6) mające zweryfikować skuteczność i bezpieczeństwo w szerszej populacji . Jeśli wyniki pozostaną pozytywne, za kilka lat możemy spodziewać się nowej klasy leków na otyłość inspirowanych mechanizmem DNP – leków, które przyspieszając metabolizm tłuszczów, pomogą chorym schudnąć przy mniejszej utracie mięśni, co może stanowić cenne uzupełnienie obecnych terapii opartych głównie na hamowaniu apetytu. Wszystkie te wnioski opierają się na aktualnych publikacjach naukowych i doniesieniach z badań, których przykłady podano w źródłach poniżej.

Źródła

Kinexum (2023). Obesity Pharmacotherapy: New Era, New Opportunities? (Part 2) – omówienie nowych podejść w farmakoterapii otyłości, w tym powrót do idei DNP w formie kontrolowanej (HU6, BAM15).
Perry R.J. et al. Cell Metabolism 18(5), 2013 – badania nad wątrobo-swoistym prolekiem DNP, który cofa stłuszczenie wątroby i insulinooporność u modeli zwierzęcych.
Perry R.J. et al. Science 347(6227), 2015 – praca przedstawiająca kontrolowane uwalnianie DNP (CRMP) i jego skuteczność w odwracaniu cukrzycy i stłuszczenia wątroby u szczurów; wykazano ogromny wzrost indeksu terapeutycznego
Abulizi A. et al. FASEB J. 31(7), 2017 – dalsze dowody na skuteczność CRMP w modelach lipodystrofii u myszy
Goodwin J. et al. EMBO Mol. Med. 12(7), 2020 – badania przedkliniczne nad BAM15, nowym rozprzęgaczem: opisano ochronę przed otyłością i poprawę metaboliczną u myszy oraz mechanizmy (AMPK)
Yu X. et al. Nat. Commun. 10(1): 202, 2019 – badania (Samuel et al.) pokazujące, że niskie dawki DNP odwracają otyłość i insulinooporność u szczurów bez toksyczności
Mills E.L. et al. Nat. Rev. Drug Discov. 17(6), 2018 – przegląd dotyczący rozprzęgania mitochondrialnego jako strategii terapeutycznej; omawia mechanizmy biochemiczne i potencjalne korzyści (m.in. zwiększenie β-oksydacji, spadek ROS, aktywacja AMPK)
Michel M., Schattenberg J.M. Lancet Gastroenterol. Hepatol. 8(12), 2023 – komentarz „Uncouplers of mitochondrial oxidation in NAFLD” towarzyszący badaniu HU6; podsumowuje perspektywy kliniczne rozprzęgaczy w chorobach metabolicznych.
Noureddin M. et al. Lancet Gastroenterol. Hepatol. 8(12): 1094-1105, 2023 – wyniki fazy IIa badania HU6 (Rivus Pharma) u osób z otyłością i NAFLD; wykazano redukcję tłuszczu w wątrobie i poprawę metaboliczną przy dobrej tolerancji.
Rivus Pharmaceuticals (2022). Komunikat prasowy: „HU6 – wyniki fazy 2a u osób z wysokim BMI” – informacje o spadku masy ciała (głównie tłuszcz), zachowaniu mięśni i bezpieczeństwie po 8 tyg. terapii HU6 .
BioSpace (2024). „Rivus Targets Weight-Loss Drug Market With Mid-Stage Win…” – artykuł prasowy omawiający sukces HU6 w badaniu IIa u chorych na otyłość z HFpEF oraz plany wejścia do fazy III; zawiera opis mechanizmu (CMA, uncoupling) i fakt, że HU6 spala tłuszcz zachowując mięśnie.
Traczyk D. (2021). Diet aid or aid to die: an update on 2,4-DNP – przegląd (PubMed ID 33274857) dotyczący DNP, obejmujący aspekty prawne i medyczne (opisuje nielegalne użycie DNP przez kulturystów i wynikające zagrożenia