Digoxin pro kongenitální erytrocytózu díky up-regulovanému snímání hypoxie

Studie bude zkoumat, zda digoxin inhibuje hypoxickou odpověď u vrozené erytrocytózy v důsledku mutací v zárodečné linii, které vedou k up-regulovanému snímání hypoxie. Tyto formy kongenitální erytrocytózy, charakterizované zvýšenými hladinami hypoxií indukovatelného faktoru (HIF)-1 a/nebo HIF-2, jsou způsobeny mutacemi VHL (von Hippel Lindau), EGLN1 (kódující prolylhydroxylázu 2 [PHD2]) a EPAS1 (endoteliální protein 1 obsahující doménu PAS) (kódující HIF-2a). Kromě vysokého hematokritu mají pacienti trombotické komplikace a časnou mortalitu, které se flebotomickou terapií nezlepšují. Účinná terapie neexistuje. Digoxin, dlouho používaný k léčbě městnavého srdečního selhání, je silným inhibitorem hlavního transkripčního faktoru indukovaného hypoxií, HIF-1 a pravděpodobně HIF-2.

VHL mutace – 15 známých pacientů v USA, 55 v západní Evropě, 150 v Chuvashi, na Ischii a 11 v Indii.4 Čuvašská erytrocytóza (CE), endemická v Čuvašské republice a na italském ostrově Ischia, je způsobena homozygotností pro missense mutaci VHL (VHL c.598C>T; VHL R200W). VHL R200W narušuje interakce VHL s podjednotkami HIF-α, čímž snižuje jejich ubikvitinem zprostředkovanou destrukci. Heterodimery HIF-1 a HIF-2 se zvyšují, což vede ke zvýšené expresi jejich cílových genů, včetně erytropoetinu (EPO). CE erytroidní progenitory jsou navíc přecitlivělé na EPO, jehož vysvětlení není známo. V pilotních studiích je tato přecitlivělost inhibována digoxinem. Pacienti s CE jsou náchylní k rozvoji trombózy a časné mortality, která je nezávislá na zvýšení hematokritu. Tento fenotyp se liší od dominantně dědičných mutací VHL tumor predispozičního syndromu, které v kombinaci se získanými somatickými mutacemi vedou k tumorigenezi. Byly popsány další homozygotní a složené heterozygotní mutace VHL, které způsobují erytrocytózu, ale ne nádory.

Mutace EGLN1 (Egl-9 family hypoxia inducible factor 1) – 5 pacientů v USA. a 21 v Evropě. PHD2 (kódovaný genem EGLN1) je spolu s VHL hlavním negativním regulátorem HIF. Zaměřuje se na podjednotky HIF-α pro degradaci. První mutace se ztrátou funkce PHD2 (PHD2 P317R) byla identifikována v rodině, ve které heterozygoti měli mírnou nebo hraniční erytrocytózu. Od té doby bylo hlášeno dalších 25 pacientů s nevysvětlenou erytrocytózou, kteří jsou heterozygotními přenašeči různých PHD2 mutací. Téměř všichni pacienti s erytrocytózou spojenou s PHD2 mají normální hladiny EPO.

Mutace EPAS1 – 20 známých pacientů v USA a přibližně 100 v Evropě. Postižení pacienti mají heterozygotní missense mutace v kódující sekvenci genu EPAS1 kódujícího HIF-2α, které mají za následek zesílení funkce HIF-2 a zvýšené hladiny EPO. V těchto mutacích EPAS1 se ziskem funkce existuje heterogenita, ale jejich existence podporuje kritickou roli HIF-2 při kontrole exprese renálního EPO.

Digoxin jako činidlo k inhibici HIF. Bylo zjištěno, že digoxin, běžný a snadno dostupný lék schválený FDA pro léčbu městnavého srdečního selhání, inhibuje transkripci genu závislého na HIF o ~90 % při koncentraci 0,4 μM; také inhibuje translaci proteinu HIF-1α a blokuje aktivitu HIF-1 in vivo. Dávky digoxinu, které zabraňují a léčí myší hypoxickou plicní hypertenzi, částečně chrání před erytrocytózou vyvolanou hypoxií. Tyto dávky vedou k hladinám digoxinu v plazmě u myší, které jsou v terapeutickém rozmezí pro člověka nebo pod ním. V nepublikovaných údajích terapeutické dávky digoxinu snížily přehnanou erytropoézu in vitro u CE subjektu.

Studie předpokládá, že farmakologické dávky a hladiny digoxinu sníží hemoglobin a hematokrit, sníží potřebu flebotomie, sníží sklon k trombóze a sníží plicní tlak u pacientů s erytrocytózou v důsledku upregulovaných hypoxických reakcí. Navrhovaná studie se provádí podle IND138480 a je schválena FDA.

Cíl 1. Zjistit, zda je digoxin bezpečný a bude snižovat EPO, koncentraci hemoglobinu a plicní tlak u pacientů s vrozenou erytrocytózou v důsledku upregulovaného snímání hypoxie.

Cíl 2. Určit, zda digoxin sníží transkripci purifikované linie krevních buněk a sníží plazmatické hladiny produktů protrombotických genů up-regulovaných hypoxickou odpovědí, včetně IL1B (interleukin-1 beta), THBS1 (trombospondin), EGR1 (časný růstová odpověď 1), NLRP3 (doména pyrinu z rodiny NLR obsahující 3), SERPINE1 (člen 1 serpinové rodiny E) a F3 (tkáňový faktor).

Cíl 3. V následné studii určit, zda in vivo dosažitelné koncentrace digoxinu ruší in vitro hypersenzitivitu erytroidního progenitoru EPO u jiných mutací než VHL R200W a zda inhibitory HIF-2α (již v klinických studiích) ruší hypersenzitivitu erytroidního progenitoru EPO samostatně nebo v kombinaci s digoxinem.

Stručně řečeno, tento návrh poskytuje bezprecedentní příležitost identifikovat nenákladnou terapii pro vzácné formy erytrocytózy v důsledku upregulovaného snímání hypoxie, pro kterou nyní neexistuje žádná bezpečná a účinná terapie. Jako takový se tento návrh plně shoduje s cíli programu FDA pro vzácné produkty. Výzkum také pomůže definovat roli hypoxie v běžných chorobách lidstva, včetně chronické horské nemoci, obstrukční spánkové apnoe, hluboké žilní trombózy, trombózy spojené s rakovinou a plicní hypertenze.