Erytropoetinová terapie pro subarachnoidální krvácení

POZADÍ:

1. Opožděné deficity ischemie u subarachnoidálního krvácení

   Sedm tisíc pacientů trpí SAH každý rok ve Spojeném království, přičemž mladí dospělí (<55 let) jsou stejně postiženi. Cerebrální vazospazmus a související cerebrální ischemie jsou hlavními příčinami opožděné morbidity a mortality u pacientů, kteří přežijí počáteční epizodu SAH. Předchozí studie odhalily, že okamžitý nízký průtok krve mozkem (CBF) doprovází SAH, zejména u pacientů v kómatu. U pacientů s lepším stupněm je však nízký CBF často opožděný a spojený s cerebrálním vazospasmem [Knuckey 1985]. Vasospasmus často předchází nástupu DID, který se běžně vyskytuje ve 2. týdnu po SAH [Knuckey 1985]. Autoregulace je nejdokonalejší reflexní mechanismus a odráží vnitřní schopnost mozkových cév dilatovat ve snaze udržet konstantní CBF tváří v tvář špatné mozkové perfuzi. Po SAH ovlivňuje zhoršení autoregulace prognózu [Lam 2000]. Denní hodnocení autoregulace může skutečně pomoci identifikovat pacienty s vysokým rizikem klinického zhoršení [Smielewski 1997].

   Autoregulaci lze pohodlně měřit neinvazivně z lůžka pomocí transkraniálního dopplera (TCD). Přímé měření rychlosti průtoku střední cerebrální arterií (FV) předpovídá DID; zvýšená průměrná FV (>120 cms/s) a zvýšený poměr mFV mezi MCA a extrakraniální vnitřní karotidou (ICA) (Lindegaardův poměr >3) jsou spojeny s cerebrálním vazospasmem a vyšším výskytem nežádoucích účinků [Lindegaard 1988]. Rychlý nárůst FV s časem je také prediktivní, stejně jako vztah mezi FV a spontánními změnami krevního tlaku (korelační index Mx) [Czosnyka 2000].

   Sofistikovanější měření abnormální cerebrovaskulární hemodynamiky zahrnuje test přechodné hyperemické odpovědi (THRT) [Giller 1991]. Toto je rutinně používáno na našem oddělení, kde jsme prokázali vztah mezi abnormální THRT a klinickým výsledkem po SAH [Lam 2000]. THRT vyhodnocuje odpověď FV na manuální kompresi karotidy (obrázek 1) a lze ji opakovat během několika minut, což poskytuje spolehlivou a snadno dostupnou metodu pro hodnocení autoregulace. Když se THRT používá pro každodenní hodnocení u stejného pacienta, může tento test poskytnout cenný monitor sekvenčních změn v autoregulaci.

2. Autoregulace po SAH

   Autoregulace je po SAH často narušena, a to i u pacientů s dobrým klinickým stupněm [Voldby 1985]. Abnormální odpověď THRT se běžně rozvíjí buď brzy během 0. až 3. dne (primární), nebo pozdě kolem 7. až 14. dne (sekundární) po počátečním krvácení. Primární abnormality v THRT jsou mnohem častější u pacientů se špatným stupněm, zatímco sekundární abnormality se vyskytují častěji u pacientů původně dobrého stupně, u kterých se později rozvinou známky DID s klinickým zhoršením [Ratsep 2002]. Rutinní a každodenní hodnocení autoregulace pomocí TCD pomáhá identifikovat pacienty s vyšším rizikem DID. Toto zpoždění ve vývoji abnormální autoregulační reakce u pacientů lepšího stupně představuje příležitost k zavedení časných terapeutických strategií navržených tak, aby kompenzovaly potenciálně škodlivé účinky. Rutinní použití plazmové expanze je již skutečně přijato s ohledem na tento cíl [Origitano 1990].

3. Terapeutická příležitost; proč rekombinantní lidský erytropoetin?

V poslední době se pozornost zaměřuje na potenciální terapeutické role endogenních mozkových proteinů s neuroprotektivními vlastnostmi. Tento neuroprotektivní přístup používání erytropoetinu (EPO) je zaměřen na ochranu potenciálně životaschopné mozkové tkáně před apoptózou [Ehrenreich 2002]. EPO, 34-kDa hydrofobní sialoglykoprotein, je zodpovědný za přežití, proliferaci a diferenciaci angažovaných erytroidních progenitorových buněk. Je produkován fetálními játry a ledvinami dospělých, což je urychleno během hypoxie [Lacombe 1999]. Protože neexistuje žádné předem vytvořené úložiště EPO, kontrola transkripce genu EPO zahrnuje komplexní interakce s hypoxií indukovatelným faktorem 1 (HIF-1), transkripčním faktorem, který se aktivuje během hypoxie, hypoglykémie a záchvatů [Lacombe 1999]. .

Receptor EPO (EPO-R), stejně jako ostatní členové rodiny hematopoetických receptorů, nevykazuje endogenní tyrosinkinázovou aktivitu. Jeho úzká asociace s tyrosinkinázou Jak2 však může vyvolat rychlou fosforylaci tyrosinu na řadě proteinů [Lacombe 1999]. Hypoxie může vyvolat zvýšenou expresi EPO-R, což zase způsobuje zvýšenou citlivost na EPO [Chin 2000].

Jak EPO, tak EPO-R jsou všudypřítomné distribuovány v nervových tkáních [Digicaylioglu 1995]. Kromě větších cév je EPO-R hojně distribuován v astrocytech, neuronech a endoteliích mozkových kapilár [Marti 1996, Yamaji 1996, Bernaudin 1999, Brines 2000]. Imunohistochemie ukazuje, že tyto distribuce EPO-R jsou konzistentní s anatomickým umístěním hematoencefalické bariéry (BBB) ​​[Brines 2000]. Taková kondenzovaná distribuce EPO-R uvnitř a v okolí mozkových kapilár znamená, že malé množství EPO je dostatečné pro zprostředkování fyziologické funkce v centrálním nervovém systému [Chin 2000]. Zvýšená produkce EPO v reakci na hypoxii a anémii astrocyty a neurony odpovídá produkci v ledvinách a játrech [Masuda 1994]. Během hypoxie tedy EPO působí přímo na endoteliální buňky mozkových kapilár jako angiogenní faktor prostřednictvím parakrinního mechanismu z astrocytů a endokrinního mechanismu z ledvin [Digicaylioglu 1995].

EPO chrání nervovou tkáň za jakýchkoli podmínek charakterizovaných relativním nedostatkem ATP [Brine 2000]. Tohoto neuroprotektivního účinku je dosaženo několika mechanismy.

1. EPO může indukovat expresi několika glykolytických enzymů, které přesměrovávají energetický metabolismus směrem k podpoře přežití během nedostatku kyslíku [Digicaylioglu 1995].
2. Během cerebrální ischemie je toxicita glutamátu zprostředkovaná receptorem N-methyl-D-aspartát (NMDA) hlavní příčinou smrti neuronů [Morishita 1997]. Toxicita glutamátu je částečně zprostředkována oxidem dusnatým (NO). EPO up-reguluje expresi antioxidačních enzymů na transkripční úrovni v buňkách hladkého svalstva cév [Kusano 1999] a může potenciálně chránit neurony před činidly generujícími NO [Sakanaka 1998]. Kromě toho může EPO potlačit zvýšení koncentrace Ca2+ indukované glutamátem a apoptózu indukovanou oxidem dusnatým (NO) [Morishita 1997].

Bylo prokázáno, že EPO poskytuje neurotrofní [Konishi 1993] a angiogenní účinky [Yamaji 1996] a má potenciál pro neurální regeneraci [Siren 2001]. Tyto účinky jsou závislé na dávce a nesouvisí s nervovým růstovým faktorem (NGF) [Konoshi Y 1993]. Distribuce EPO a EPO-R odpovídají sekvenci histopatologických změn mozkové ischemie/infarktu. Při akutní hypoxii (srdeční zástavě) lze nalézt silnou imunoreaktivitu EPO ve vaskulárním endotelu, zatímco EPOR je silně exprimován v neuronech [Siren 2001]. Po cerebrální ischemii hraje EPO důležitou roli v angiogenezi a gliové reakci. Imunoreaktivita EPO se objevuje v endotelu, intravaskulárních zánětlivých buňkách a neuronech polostínu. EPO-R je také exprimován v neuronech, astrocytech a endoteliálních buňkách [Bernaudin 1999, Siren 2001]. Protože exprese EPO-R předchází up-regulaci syntézy EPO [Bernaudin 1999], zvyšuje se citlivost na EPO [Chin 2000]. Naproti tomu tyto změny nejsou detekovatelné v neischemickém kortexu [Bernaudin 1999], což ukazuje na zvýšený potenciál EPO působit tam, kde jsou ohroženy neurony [Siren 2001]. Ochranou endotelových buněk před apoptózou může EPO zvýšit průtok krve mozkem, zlepšit mikrocirkulaci polostínu a zlepšit okysličení tkání angiogenezí, a tak významně snížit objem infarktu [Bernaudin 1999, Siren 2001]. Tato angiogeneze odpovídá zjištění, že za hypoxických podmínek, jako je expozice vysokým nadmořským výškám, mozek zvyšuje střední mikrovaskulární hustotu [Lamanna JC 1992]. U starých infarktů jsou EPO a EPO-R silně exprimovány v reaktivních astrocytech. Systém EPO se tak může účastnit procesu opravy [Siren 2001]. Trvalá up-regulace produkce EPO astrocyty po mrtvici také poskytuje rychle dostupné zdroje EPO, aby neurony lépe snášely ischemii [Siren 2001]. Tyto endogenní neuroprotektivní mechanismy jsou nedostatečné pro zvládnutí akutních poranění, protože těžké ischemické poškození může vyčerpat neuroprotektivní kapacitu mozku EPO/EPO-R nebo je latence de novo syntézy příliš dlouhá. Klinická aplikace EPO by měla být podána rychle, aby byla zajištěna další neuroprotekce [Brines 2000].

Epoetin beta je 165-aa glykoprotein vyrobený pomocí technologie rekombinantní DNA, který obsahuje identickou aminokyselinovou sekvenci izolovaného lidského EPO a má stejnou biologickou aktivitu. Je podobný endogennímu EPO s výjimkou menších rozdílů ve vzoru 4 sacharidových řetězců. [Brine 2000] Rekombinantní lidský EPO se široce používá k léčbě anémie spojené s chronickou renální insuficiencí, infekcí HIV, rakovinou a chirurgickým zákrokem a má vynikající bezpečnostní záznamy v široké klinické praxi.

4. Proč 90 000 IU Epoetin beta?

Bezpečnost a účinnost epoetinu beta pro léčbu akutní cévní mozkové příhody (do 8 hodin) u lidí byla potvrzena ve dvojitě zaslepené, randomizované, placebem kontrolované klinické studii, která používá vysokou dávku intravenózního epoetinu beta (3 3000 IU/50 ml/ 30 minut/den, tři dny, s kumulativní dávkou 100 000 IU) [Ehrenreich 2002]. V této studii nebyly nalezeny žádné související změny krevního tlaku, hematokritu, hemoglobinu a počtu červených krvinek [Ehrenreich 2002]. Pouze počet retikulocytů se zvyšuje o 29,2 ± 10,0 % 4. den po poslední dávce EPO [Ehrenreich 2002]. Toto systémové podávání EPO také vedlo k 60- až 100-násobnému zvýšení hladin CSF a nevyžaduje porušení hematoencefalické bariéry (BBB) ​​[Ehrenreich 2002]. Pacienti léčení EPO mají nižší a dřívější nárůst sérového S100 (vylučovaného reaktivními astrocyty a funkčními poruchami membránové integrity membrány mozkových buněk) a poté se vrátí do normálních mezí dříve než placebo [Ehrenreich 2002]. Tento dřívější návrat sérového S100 k normální hladině znamená, že zánětlivé procesy a/nebo integrita BBB lze zlepšit rychleji systémovou terapií EPO [Ehrenreich 2002]. Příznivé účinky na pacienty s cévní mozkovou příhodou přetrvávají po dobu 30 dnů, zejména u pacientů se středně těžkou až těžkou mozkovou příhodou [Ehrenreich 2002].

Aktivací endoteliálních EPO receptorů může cirkulující EPO aktivovat zánětlivé dráhy v mozkových tepnách a zmírnit vazospasmus vyvolaný SAH. Studie in vivo zjistily, že systémové podávání EPO (i.p. 1000 jednotek/kg) bezprostředně po SAH může zlepšit přežití a motorické funkce [Buemi 2000]. Systémová aplikace EPO má tu výhodu, že je univerzálně dostupná pro endotel kapilár v celém mozku, na rozdíl od intraventrikulární injekce, která je vysoce lokalizovaná a v klinických podmínkách není praktická [Brines 2000]. Protože koncentrace EPO v CSF je nezávislá na hladině séra a rozsahu narušení BBB u pacientů trpících aneuryzmatickým SAH, EPO v CSF je produkován převážně mozkem, aby odpovídal jeho potřebě [Springborg 2003]. Potenciální terapeutickou strategií tedy může být časná aktivace endoteliálního EPO-R, což bylo ve skutečnosti prokázáno snížením proteinu S100 v CSF (marker poškození mozku) a obnovením autoregulace mozku (nejméně 48 hodin) po systémovém podání rekombinantního lidského EPO [Springborg 2002]. Proto bude použito 90 000 Iuof epoetinu beta k dosažení maximálních účinků na CBF a autoregulaci u těchto pacientů s SAH, kteří mají být studováni.

OTÁZKY K ODPOVĚDI:

U pacientů s SAH bychom se rádi zaměřili na následující hypotézy:

1. Systémová léčba epoetinem beta (90 000 IU) je po SAH bezpečná
2. Systémová léčba epoetinem beta snižuje výskyt abnormální FV a cerebrální autoregulace po SAH.
3. Systémová léčba epoetinem beta snižuje výskyt akutního neurologického zhoršení po SAH Pokud dojde ke zlepšení primárních cílových ukazatelů při léčbě epoetinem beta, data se použijí k formulaci výpočtu síly pro návrh klinické studie fáze III. Klinický výsledek však posoudíme na konci studie a při propuštění, abychom odhalili jakýkoli náznak nežádoucího účinku po terapii EPO.

Postup randomizace:

Po informovaném souhlasu budou pacienti s angiograficky pozitivním aneurismem SAH randomizováni k podání buď intravenózního epoetinu beta 30 000 IU nebo placeba (0,9% fyziologický roztok) 50 ml/30 min, třikrát v prvním týdnu po SAH (celková dávka 90 000 IU). Počet v každé skupině bude 40. Pro zaslepení připraví a očísluje Pharmacy Manufacture Unit (PMU) identické lahvičky obsahující buď fyziologický roztok (0,9 % NaCl) nebo epoetin beta rekonstituovaný ve fyziologickém roztoku. Lahvičky budou náhodně přiděleny pacientům při registraci, přičemž obsah každé lahvičky bude znám pouze PMU. Zkušební léčba bude zahájena co nejdříve do 72 hodin po iktusu. Vzhledem k tomu, že přibližně 70 % aneuryzmat bude léčeno otevřeným klipováním a zbytek endovaskulárními spirálkami, nepovažujeme způsob léčby za kontaminující faktor, ale bude zahrnut do konečné analýzy. Předpokládá se, že umístění, velikost a morfologie aneuryzmatu viníka neovlivňuje výsledek v naší instituci.

Po randomizaci a zahájení zkušební léčby bude klinická péče u každého pacienta běžná. Arteriální krevní tlak bude průběžně monitorován (Finapress, nebo radiální arteriální linkou).

Bezpečnost:

Úplný krevní obraz, počet retikulocytů, viskozita krve, koagulační profil, biochemie séra, hladiny železa v séru a C-reaktivní protein (CRP) v době přijetí budou kontrolovány jako klinická rutina. Ačkoli EPO má účinky erytropoézy a trombopoézy, související zhoršení nebo nežádoucí účinky nebyly při krátkodobé léčbě pozorovány [Ehrenreich 2002]. Nicméně v případě jakýchkoli abnormalit bude zkušební lék zastaven a bude informován bezpečnostní výbor. Bezpečnostní komise (předsedá Dr. Ken Smith, konzultant nefrologa) přezkoumá údaje o bezpečnosti v měsíčních intervalech nebo, pokud se objeví obavy, u každého jednotlivého pacienta.

Primární výsledná opatření: Vasospasmus a abnormality v AR:

Zkušební pacienti budou denně vyšetřováni pomocí TCD (DWL, Německo) pomocí 2-MHz sondy namontované na účelovém rámu hlavy po dobu dvou týdnů od SAH iktus. Systolický, diastolický a střední FV bude zaznamenán (trans-temporální) jedním uživatelem (MT). Vasospasmus bude definován jako střední FV > 120 cm/s a Lindegaardův poměr > 3 [Lindegaard 1988]. Bude vypočítán regresní index (Mx) mezi střední FV a spontánními změnami v ABP. Budou provedeny dvě komprese karotidy trvající 5 sekund. Kritéria pro přijatelnou THRT zahrnují náhlý pokles FV střední mozkové tepny na začátku komprese, stabilní signál TCD během komprese a minimálně 30% pokles FV bez nestability krevního tlaku [Smielewski 1997]. Poměr THRT (THRR) se vypočítá pomocí vzorce: THRR = FVs (hyperémie) / FVs (základní hodnota), kde FVs označuje systolický FV (obrázek 1). THRR je klasifikován jako normální (≥1,10) nebo zhoršený (<1,10) a bude se opakovat o 2 minuty později. Zaznamená se průměrná hodnota obou testů. Otázky kvality týkající se odpovědi THRT byly v této laboratoři rozsáhle hodnoceny [Smielewski 1997].

Míry sekundárního koncového bodu: Vývoj DID:

Klinický pokrok každého pacienta bude denně sledován. Rozvoj fokálního neurologického deficitu a/nebo pokles Glasgow Coma Scale o 2 nebo více bodů po vazospazmu bude kritériem přijatým k definování epizody DID [Pickard 1989]. Další faktory, které mohou ovlivnit vědomí, včetně systémové infekce a infekce centrálního nervového systému, budou zaznamenány pro konečnou analýzu. Klinické výsledky budou hodnoceny na konci studie a v době propuštění. Bude dodržena doba hospitalizace a pobytu na NCCU.

Statistická analýza:

Analýza bude provedena pomocí statistického softwaru STATA (Texas, USA). Data budou vyjádřena jako průměr ± standardní odchylka. Multivariační analýza bude provedena na načasování vazospasmu a abnormální AR, které budou vypočítány jako počet dní mezi datem diagnózy SAH a datem první detekce vazospasmu a abnormální autoregulace s ohledem na proměnné, které pravděpodobně ovlivní jejich výskyt: věk, stupeň WFNS, Fisherův stupeň na CT skenech a léčebné postupy, intraventrikulární krvácení a/nebo hydrocefalus pomocí Coxovy regrese proporcionálních rizik. Měřítkem výsledku bude poměr rizik (HR), který vyjadřuje pravděpodobnost vazospasmu nebo abnormální autoregulace pro konkrétní kategorii ve vztahu ke skupině s placebem. Budou shromažďovány proměnné související s léčbou EPO (hematokrit, počet erytrocytů, počet retikulocytů, počet trombocytů, hladiny sérového železa a viskozita). Zlepšení shody v důsledku každé proměnné bude testováno na statistickou významnost na 5% hladině pomocí testu poměru pravděpodobnosti. Test pro odchylku od lineárního trendu (jeden stupeň volnosti) byl použit k posouzení potenciálního lineárního trendu v určitých kategoriálních proměnných. Denní výsledky od každého pacienta budou také zprůměrovány, aby se vytvořila databáze orientovaná na pacienta, aby byl splněn předpoklad nezávislosti pro lineární regresi. Každodenní variace parametrů budou vypočteny jako standardní odchylka dělená průměrnou hodnotou ze všech vyšetření u každého pacienta.

Analýza výkonu:

Naše předchozí pozorování ukazují, že vazospasmus a abnormální THRT se vyskytují u 64 % a 90 % pacientů s SAH. K prokázání 50% zkrácení trvání vazospasmu nebo abnormální autoregulace se silou 80 % a hladinou významnosti 5 % budeme vyžadovat vyšetření od 80 pacientů. Tento počet pacientů má také 83% šanci prokázat 50% snížení výskytu klinické DID v prvních 2 týdnech po iktusu. Studie není zaměřena na to, aby prokázala snížení klinických koncových bodů, i když budou hledány trendy k identifikaci jakýchkoli potenciálních nežádoucích účinků.

PODROBNOSTI O JAKÝCHKOLI OBTÍŽÍCH, KTERÉ LZE PŘEDVÍDAT

1. Nábor pacientů:

   Neurochirurgická jednotka v Addenbrookes ošetří 80 pacientů s aneuryzmatickou SAH ročně. Předchozí studie na naší jednotce prokázaly vysokou míru spolehlivosti a byli jsme největším přispěvatelem do mezinárodní studie o hypotermii pro chirurgii aneuryzmatu (IHAST). Nepředpokládáme potíže s náborem.

2. Bezpečnostní problémy:

   Bezpečnost a účinnost použití vysokých dávek intravenózního epoetinu beta (100 000 IU) k léčbě akutní mrtvice u člověka (do 8 hodin) byla potvrzena [Ehrenreich 2002]. Terapeutické rozpětí EPO je velmi široké. Ani při velmi vysokých sérových hladinách nebyly pozorovány žádné nežádoucí účinky [Informační list NeoRecormon, Roche].

3. Posouzení AR pomocí TCD:

Kontrola kvality hodnocení THRT byla důrazně řešena, nedokončení testu je vzácné [Ratsep 2002]. Výskyt významného aterosklerotického onemocnění karotid, které vylučují bezpečnou kompresi karotidy, je méně než 1 % [Lam 2000]. Test je dobře tolerován a nevíme o žádném pacientovi, který by v předchozích studiích požádal o odstoupení od vyšetřování z důvodu nepohodlí atd.

BUDOUCÍ VÝZKUM

Výsledky z této studie fáze II budou použity k návrhu klinické výsledné studie fáze III využívající mechanismus skupiny spontánního intrakraniálního krvácení. Jakékoli potenciální přínosy se mohou extrapolovat na další cerebrovaskulární stavy, kde dochází k nízkým stavům CBF a ztrátě autoregulace (např. akutní cerebrální vaskulitida).