Účinky Kuvanu na sekreci melatoninu

Pozadí: Fenylketonurie (PKU) je genetické onemocnění způsobené chybějícím jedním z klíčových enzymů degradace fenylalaninu (Phe). Chybějící enzym je fenylalaninhydroxyláza (PAH). Kvůli nedostatku enzymu je Phe v plazmě vysoce zvýšené ve srovnání s jinými aminokyselinami v plazmě. Tento abnormální poměr, tj. Phe vs. každá z dalších velkých neutrálních aminokyselin (LNAA), které jsou transportovány do mozku jako prekurzory neurotransmiterů přes společný transportér LAT1, pravděpodobně přispívá k deficitu neurotransmiterů u jedinců s PKU. U pacientů, kteří neomezují příjem Phe, se rozvine mentální retardace a neuropsychologické poruchy. Léčba PKU byla historicky omezena na omezení příjmu Phe, což znamená omezení bílkovin.

FDA nedávno schválila nový lék, Kuvan, syntetickou formu tetrahydrobiopterinu (BH4) vyráběnou společností BioMarin Pharmaceutical Inc., pro pacienty s PKU. Kuvan je kofaktor pro PAH, tyrosinhydroxylázu a tryptofanhydroxylázu. Pacienti s PKU obvykle podstupují měsíční zkoušku s přípravkem Kuvan, aby se zjistilo, zda na lék reagují, což znamená, že hladina fenylalaninu v krvi klesá o více než 30 procent. Ti, kteří nereagují, obvykle nepokračují v Kuvanu, avšak naše nedávná studie (HS 08-00147) ukázala, že pacienti s klasickou PKU, kteří nereagují na Kuvan, prokázali zlepšení ve svém maladaptivním chování, což naznačuje některé účinky Kuvanu v systému CNS bez snížení krevního tlaku. koncentrace fenylalaninu (Moseley et al, rukopis se připravuje). U sedmi subjektů, které nereagovaly na Kuvan nižšími hladinami Phe v krvi, došlo po 6 měsících k významnému zvýšení hladiny tyrosinu v krvi (p=0,015), spolu se zlepšením Vinelandových indexů internalizace a celkového maladaptivního chování po 12 měsících (p=0,032 a 0,049, v tomto pořadí). Kaufman uvedl, že Kuvan v dávce 20 mg/kg/den zvýšil hladiny BH4 v CSF (1). Na základě těchto pozorování je pravděpodobné, že Kuvan má určité účinky na metabolismus neurotransmiterů.

Suplementace velkých neutrálních aminokyselin (LNAA) jako lékařská potravina se v Evropě používá posledních 25 let a má se za to, že je účinná při léčbě pacientů s PKU. V článku Shindeler et al. (2), 16 jedinců (7 mužů a 9 žen; věk 11 až 45 let) se zúčastnilo studie, která sestávala ze 4 týdnů vymývacích cyklů a 4 dvoutýdenních fází (na dietě s omezením fenylalaninu a s/bez LNAA a bez dieta s omezením fenylalaninu a s/bez LNAA). V článku nejsou uvedeny žádné specifické nežádoucí účinky. V minulosti byla pro léčbu PKU prováděna velká neutrální aminokyselinová terapie (3). LNAA se používá především u dospívajících a dospělých, kteří nemohou dodržovat standardní phe-restricted dietu. Léčba LNAA byla schválena pro pacienty s PKU stejně jako jiné speciální přípravky. Naše předchozí studie prokázaly nedostatek serotoninu v mozku, o čemž svědčí nízká noční sekrece melatoninu a snížený dopamin v moči ve srovnání s kontrolami, a že suplementace LNAA zlepšuje, ale nenormalizuje tyto markery.

Odůvodnění: Předpokládá se, že pacienti s PKU mají nedostatek tyrosinu a tryptofanu v mozkové tkáni kvůli abnormálním poměrům phe/tyrosin a phe/tryptofan. Předchozí studie ukázaly nízké hladiny serotoninu v mozkomíšním moku u jedinců s PKU a určité zlepšení bylo pozorováno po suplementaci tryptofanem (4). Naše předchozí studie naznačila, že nedostatek tryptofanu v mozkové tkáni byl prokázán nízkou noční sekrecí melatoninu a 6-sulfatoxymelatoninu, který je stabilním metabolitem melatoninu (5). Suplementace LNAA vedla k určitému zlepšení sekrece melatoninu, nicméně sekrece melatoninu u pacientů s PKU na LNAA byla stále významně nižší než u kontrolní skupiny. Suplementace Kuvanem může aktivovat mozkové tyrosinové a tryptofanhydroxylázy (6), což vede ke zlepšení noční sekrece melatoninu a koncentrací melatoninu a dopaminu v moči. Doplněním LNAA bude zvýšené množství prekurzorových aminokyselin neurotransmiterů transportováno do mozku a aktivované mozkové tyrosinové a tryptofanové hydroxylázy od Kuvana budou působit na tyto prekurzory za vzniku neurotransmiterů, tj. serotoninu a dopaminu. Tyto synergické účinky mohou zvýšit hladiny melatoninu a dopaminu blíže ke kontrolním hladinám.

Cíle studie: Prokázat vědecké důkazy o zlepšení metabolismu neurotransmiterů včetně serotoninu a dopaminu u pacientů s PKU léčených pouze LNAA, pouze Kuvanem a Kuvanem a LNAA.

Cíle: Tato studie iniciovaná výzkumným pracovníkem má tři cíle: (1) Zhodnotit, zda suplementace tetrahydrobiopterinem (Kuvan) má příznivé účinky na sekreci melatoninu a hladiny dopaminu v moči u jedinců s PKU, když jsou a nejsou léčeni velkými neutrálními aminokyselinami; (2) Prokázat synergické účinky suplementace LNAA a terapie Kuvanem na zlepšení metabolismu neurotransmiterů u jedinců s PKU; a (3) Shromáždit pilotní informace nezbytné k navržení větší, multicentrické studie těchto intervencí, pokud by výsledky těchto pilotních studií naznačovaly, že je opodstatněná další studie.

Metodika studie: Tato studie bude provedena u dospělých pacientů s PKU ve čtyřech 4týdenních fázích: fáze I (velká neutrální aminokyselina/LNAA), fáze II (vymývání), fáze III (pouze Kuvan) a fáze IV (Kuvan a LNAA ). Suplementace kuvanem bude upravena tak, aby poskytovala 20 mg/kg/den. Terapie LNAA je upravena podle pokynů výrobce (celkový počet tablet LNAA je 1/2 X BW kg). Poslední den každé fáze zůstanou subjekty přes noc na ČVUT ve Fakultní nemocnici USC přibližně 14 až 18 hodin. Vzorky krve budou odebírány každé 2 hodiny od 19:00 do 7:00 hodin. První moč bude odebrána v den propuštění (pacienti budou vyzváni, aby se vymočili ve 23:00 a první moč bude odebrána).

Krev bude odebírána do zkumavky s červenou horní částí (5 ml) přes IV hadičku, která je během období studie uzamčena fyziologickým roztokem. Vyhněte se hemolýze odběrem krve intravenózní hadičkou do přiměřeně velké periferní žíly. Krev se nechá srážet po dobu 45 minut při pokojové teplotě (18-28 C) a bude chráněna před světlem (slabé zábleskové světlo nebo žluté světlo < 100 luxů). Sérum bude odebráno a skladováno při -20 C, dokud nebude podrobeno analýze na plazmatický melatonin a plazmatické aminokyseliny. Vzorek prvních 20 ml moči se odebere do dvou prostých zkumavek (10 ml na každou zkumavku) a uloží se do hlubokého mrazáku (-20 C), dokud nebude podroben analýze na dopamin a 6-sulfatoxymelatonin.

Toto je otevřená studie. Během všech čtyř 4týdenních fází zůstanou subjekty na dietě s omezením bílkovin. Tablety LNAA nejsou považovány za lék, ale spadají do kategorie léčebných potravin; příklady zahrnují potraviny s nízkým obsahem bílkovin. Tablety LNAA poskytne výrobce LNAA (Applied Nutrition). Kuvan se bude užívat perorálně se snídaní a tablety LNAA se budou užívat s jídlem třikrát denně.