Effekt af bezafibrat på muskelmetabolisme hos patienter med fedtsyreoxidationsdefekter (Bezafibrate)

Baggrund og forskningsmål:

Carnitin palmitoyltransferase II (CPTII) og meget langkædet acyl-CoA-dehydrogenase (VLCAD) mangler er de to mest almindelige arvelige lidelser af mitokondriel fedtsyreoxidation (FAO) hos voksne, begge nedarvet på en autosomal recessiv måde. Mitokondriel FAO spiller en central rolle for at opretholde energihomeostase i situationer som faste, feber eller langvarig træning, der kræver både glukosebesparelse og større energiforsyning. I disse situationer foretrækker en række væv, såsom skeletmuskulatur, hjerte og lever, fedtsyrer som den vigtigste energikilde. Langkædede fedtsyrer (LCFA), der repræsenterer hovedparten af ​​endogene frie fedtsyrer, kan ikke trænge ind i mitokondriematrixrummet ved simpel diffusion, og overførslen af ​​LCFA over mitokondriemembranerne er styret af et multienzymatisk system kaldet carnitin palmitoyltransferase (CPT) bestående af to enzymer: CPT I og II. CPT I, et centralt regulatorisk trin i LCFA-oxidation, er placeret inden for den ydre mitokondrielle membran, mens CPT II er knyttet til den indre flade af den indre mitokondrielle membran. CPT'er I og II katalyserer en enkelt reaktion (carnitin + acyl-CoA ⇔ acylcarnitin + CoA~SH) i henholdsvis fremadgående og bagudgående retning. VLCAD er bundet til den indre mitokondriemembran og katalyserer det første trin i den langkædede fedtsyre-β-oxidationsspiral (Izai et al., 1992).

Forskellige fænotyper af CPT II og VLACD mangler er blevet beskrevet. Alvorlige neonatale eller infantile kliniske livstruende symptomer kan forekomme med hypoketotisk hypoglykæmi, leversvigt og kardiomyopati i løbet af de første måneder eller leveår (Demaugre et al, 1991; Bonnefont et al., 1996; Vianey-Saban et al. 1998; Andresen et al., 1999). Omvendt er de "voksne" former for disse sygdomme mere udbredte og har et klinisk udtryk begrænset til skeletmuskulatur. I sidstnævnte form opstår debuten oftest hos teenagere eller unge voksne og er hovedsageligt karakteriseret ved tilbagevendende episoder af rhabdomyolyse udløst af langvarig træning, faste, forkølelse eller feber (DiMauro et al., 1973; Vianey-Saban et al. 1998) . Den største potentielle komplikation er akut nyresvigt efter anfald af rabdomyolyse.

Undersøgelser af brændstofudnyttelse hos forsøgspersoner med CPT II- og VLCAD-mangel, med stabile isotoper under træning, har vist, at in vivo-oxidation af LCFA var alvorligt svækket under langvarig, lavintensiv træning. Disse resultater indikerede, at resterende CPT II- og VLCAD-aktiviteter er tilstrækkelige til at opretholde normal oxidation af fedt i hvile, men at fedtoxidationshastigheden ikke kan stige over det basale niveau under træning (Ørngreen et al., 2004; 2005).

Nuværende anbefalede behandlinger for langkædede FAO-lidelser er i det væsentlige afhængige af kosttiltag, med begrænsning af langkædet fedtindtag sammen med mellemkædet triglyceridforsyning (MCT-olie). En kulhydratrig diæt forbedrede også træningstolerancen hos patienter med CPT II-mangel, hvilket indikeres ved sænkning af oplevet anstrengelse og øget træningsvarighed efter en sådan diæt (Ørngreen et al., 2003). For nylig er der sket en bemærkelsesværdig forbedring af hjerte- og muskelsymptomer hos tre børn med VLCAD-mangel efter kosttilskud med en mellemkædefedtsyre med syv carbonatomer (triheptanoïn). Mekanismen, der ligger til grund for denne effekt, menes at involvere produktionen af ​​C5-ketonstoffer og propionyl-CoA, som muliggør genopfyldning af puljen af ​​katalytiske mellemprodukter til citronsyrecyklussen (Roe et al., 2002). Denne lovende tilgang er stadig under evaluering, og markante fordøjelsesbivirkninger kan begrænse dens indikation mod den mere alvorlige form for FAO-defekter. Farmakologiske tilgange er hovedsageligt carnitintilskud for at give carnitin til at omdanne potentielt toksiske langkædede acyl-CoA'er til acylcarnitiner. Imidlertid er carnitintilskuds rolle i FAO-defekter fortsat kontroversiel og af ubevist værdi på grund af fraværet af kontrollerede forsøg.

PPARα-receptorer blev identificeret som potentielle mål for farmakologisk behandling af CPTII- og VLCAD-mangler. PPARa er en transkriptionsfaktor, der tilhører superfamilien af ​​steroid-thyreoideahormonreceptorer, som er i stand til at modificere CPT2- og VLCAD-genekspression (Lemberger et al, 1996). Djouadi et al. fastslået, at administration til kontrol af mus af en CPT I-inhibitor (etomoxir) forårsager en feedback-induktion af PPARa-målgener involveret i fedtsyreoxidation, såsom mediumkædede acyl-CoA-dehydrogenase- og acyl-CoA-oxidasegener (Djouadi et al, 1998). PPARα blev også vist at regulere den konstitutive ekspression af CPT2-genet og proteinet i det voksne musehjerte og -lever og at mediere opregulering af CPT2-genet som respons på fibrater i muselever (Aoyama et al, 1998, Watanabe et al, 2000) ). Hos mennesker er "fibrat"-klassen af ​​hypolipidæmiske lægemidler (clofibrat, bezafibrat, gemfibrozil, etc...) specifikke ligander af PPARa, og interaktionen med PPARa danner det molekylære grundlag for terapeutiske virkninger af disse lægemidler (Vamecq et al, 1999). Forskergruppen af ​​Bastin J og Djouadi F antog, at det hypolipidæmiske lægemiddel bezafibrat, der fungerer som en aktivator af PPARα, kunne stimulere FAO i CPT II og VLCAD-mangelfulde cellelinjer. Bezafibratbehandling af fibroblaster fra fire CPT II-deficiente patienter med den "voksne" form af sygdommen blev vist 1) at øge mængden af ​​CPT2 mRNA (+ 47 % til + 66 %) og den resterende CPT II enzymaktivitet (+ 54 % til + 135 %) på en tids- og dosisafhængig måde, og 2) for at normalisere 3H-palmitat og 3H-myristat oxidationshastigheder. Omvendt korrigerede bezafibrat ikke FAO hos to patienter med den "infantile" form for CPTII-mangel (Djouadi et al, 2003). Da den kliniske ekspression af den "voksne" form for CPT2-mangel er begrænset til skeletmuskulatur, blev effekten af ​​fibrater testet på FAO i muskelprøver fra sådanne patienter. Efter at være blevet forsynet med muskelprøver fra patienter med den "voksne" form for CPTII-mangel fulgte på Institute of Myology (P. Laforêt, B. Eymard), er det blevet vist, at myoblaster fra disse biopsier udviste et 40 % fald i FAO sammenlignet med kontrolceller (Djouadi et al, 2003). Desuden genoprettede forbehandling af CPTII-mangelfulde myoblaster med bezafibrat FAO til normale niveauer (Bastin et al, 2003).

For nylig har Djouadi et al. (2005) viste, at tilsætning af bezafibrat i dyrkningsmediet inducerede en dosisafhængig (op til 3 gange) stigning i palmitatoxidationskapacitet i fibroblaster fra patienter med den myopatiske form for VLCAD-mangel, men ikke fra alvorligt ramte patienter. Denne biologiske forbedring var relateret til lægemiddel-inducerede stigninger i VLCAD mRNA (+ 44 til + 150 %), protein (1,5-2 gange) og resterende enzymaktivitet (op til 7,7 gange) i celler fra patienterne. Bezafibrat reducerede også produktionen af ​​langkædede acylcarnitiner med 90 % i celler med moderat VLCAD-mangel. Den samme gruppe undersøgte også responsen på bezafibrat som en funktion af genotype i 33 VLCAD-mangelfulde fibroblaster, der repræsenterer 45 forskellige mutationer. Behandling med bezafibrat resulterede i en markant stigning i FAO-kapaciteter, som ofte førte til genoprettelse af normale værdier, for 21 genotyper, der hovedsageligt svarer til patienter med den myopatiske fænotype (Gobin-Limballe et al., 2007).

Situation af forskningsområdet og resultater af investigator på dette område. Ovenstående data gav det første bevis for en mulig farmakologisk effekt af PPAR-agonister på FAO-defekter hos mennesker. I de sidste to år er et klinisk pilotforsøg, der vurderer de potentielle gavnlige virkninger af bezafibrat på den muskulære form af CPT II-mangel, blevet udført i samarbejde mellem Pitié-Salpêtrière og Necker hospitaler (appel d'offre AFM 2004). Seks voksne patienter med CPT II-mangel fik en daglig dosis på 400 mg bezafibrat i løbet af 6 måneder. Den kliniske tolerance af behandlingen var fremragende, og muskelsymptomer blev forbedret hos 5/6 patienter med et fald i myalgiens intensitet og varighed. In vitro-analyser blev udført på lymfocytter og skeletmuskulatur, som blev udtaget før og ved afslutningen af ​​undersøgelsen. LCFAO i isolerede muskelmitokondrier blev stærkt induceret hos 6/6 patienter, og denne effekt blev vist at være resultatet af lægemiddelinduceret opregulering af CPT2 mRNA og proteinniveauer (Djouadi et al., 2007). De vigtigste endepunkter i denne undersøgelse var dog hovedsageligt biokemisk analyse, og vi var ikke i stand til klart at påvise et fald i hyppigheden af ​​rhabdomyolyseangreb, heller ikke en forbedring af in vivo muskelmetabolisme.

Vi foreslår at evaluere effekten af ​​bezafibrat på metabolisme under træning hos voksne patienter ramt af CPT II eller VLCAD mangler. Denne undersøgelse vil være et 11-måneders, randomiseret dobbeltblindt, placebo-kontrolleret crossover-forsøg. Forsøget vil blive udført i to centre: Institut de Myologie, Pitié-Salpêtrière Hospital i Frankrig og Neuromuscular Research Unit, Rigshospitalet, Københavns Universitet, i Danmark. Da træningstest på cykelergometer efter infusion af stabile isotoper sandsynligvis er den mest pålidelige måde at vurdere in vivo fedtoxidation på, vil denne teknik blive brugt som det ene af to hovedresultater for denne undersøgelse, og de vigtigste kriterier for vurdering af den potentielle effekt af denne lægemiddel vil være fedtoxidationshastigheden under en moderat arbejdsbelastning på cyklusergometer.

De to primære resultater for at vurdere den potentielle effekt af Bezafibrate er:

• Fedtoxidation og puls genereret under fysisk aktivitet på cykelergometer ved konstant arbejdsbelastning.

Vi forventer, at fedtoxidationen hos patienterne stiger med en faktor 1,7.

Sekundære resultater:

• Enzymaktivitet i leukocytter
• Acylcarnitin profil
• Accelerometer
• Borg score (opfattet anstrengelse)
• Antal episoder af myoglobinuri
• Daglig muskelsmerte score (VAS)
• Dagbog over energiudnyttelse (Bouchards spørgeskema)

Materialer og metoder:

Forsøgspersoner Denne undersøgelse vil være et 9-måneders, randomiseret, dobbeltblindt, placebokontrolleret, crossover-forsøg. På baggrund af styrkeberegningen i statistikafsnittet vil 22 patienter, henholdsvis 11 patienter med CPT II og 11 patienter med VLCAD-mangel blive inkluderet i undersøgelsen:

De voksne former for CPTII og VLCAD mangler er meget sjældne sygdomme. Femogtyve patienter med CPTII-mangel og 15 patienter med den myopatiske form for VLCAD-mangel følges i øjeblikket i vores to grupper. I tilfælde af at vi ikke kan inkludere nok patienter fra Danmark og Frankrig, vil vi inkludere patienter fra vores samarbejdspartnere i Holland og Sverige. Alle undersøgelser vil blive udført på Rigshospitalet og Pitié-Salpêtrière Hospital. Kun de regelmæssige blodprøver vil blive outsourcet til andre hospitaler, men resultaterne vil blive faxet eller sendt direkte til sponsoren eller efterforskerne.

Undersøgelsen vil blive udført på de to centre:

1. Neuromuskulær Forskningsenhed, Rigshospitalet, Danmark
2. Institut de Myologie, Pitié-Salpêtrière Hospital, Frankrig I samarbejde med
3. Københavns Region Apotek, Alice Rosendahl, Marielundvej 25, Herlev, Danmark
4. Copenhagen Muscle Research Center, Rigshospitalet, Blegdamsvej 9, København Ø, Danmark
5. GCP-enhed, Bispebjerg hospital, Bispebjerg Bakke 23, København NV, Danmark

Undersøgelsen er opdelt i fire perioder:

• Første periode: 1 måneds observationsperiode.
• Anden periode: 3 måneders behandling med enten Bezafibrate eller placebo.
• Tredje periode: 2 måneders udvaskning.
• Fjerde periode: 3 måneders behandling med enten Bezafibrate eller placebo (det modsatte lægemiddel som i anden periode).

Patienterne skal udfylde daglige scores af muskelsmerter (VAS-score) og energiudnyttelse (Bouchards spørgeskema) i alle fire perioder.

Første periode:

1. Forud for randomiseringen har alle patienter en observationsperiode på 1 måned.
2. Kreatinkinase vil blive målt regelmæssigt i denne periode for at definere niveauet af muskelskade før behandling.
3. For at bestemme en arbejdsbelastning på 50 % af maksimal iltoptagelse (VO2max) for eksperimentet vil alle forsøgspersoner gennemføre en maksimal inkrementel cyklustræningstest på et cykelergometer i slutningen af ​​denne periode.

Anden og fjerde periode:

1. Forsøgspersonerne vil blive instrueret i at følge en standardiseret, kulhydratrig diæt tre dage før forsøget, der indeholder 65 % kulhydrat, 15 % protein og 20 % fedt.
2. Fedtoxidationsundersøgelse: Efter 3 måneders observationsperiode mødes forsøgspersoner i laboratoriet kl. 9.00. To katetre vil blive indsat i armvener, et i cubitalvenen til stabil isotopinfusion og et i den distale cephalic vene til blodprøvetagning. Forsøgspersonerne vil modtage en primet, konstant hastighedsinfusion af [U-13C]-palmitat (0,0026 mg kg-1 min-1, primet med en 0,085 mg kg-1 NaH13CO3 bolus, NB! ikke-radioaktive og ikke-farlige sporstoffer) . To timer efter starten af ​​isotopinfusionen vil forsøgspersonerne cykle til udmattelse eller i maksimalt 60 min. ved en arbejdsbelastning på 50-60 % af VO2max som tidligere bestemt. Puls og niveauet af opfattet anstrengelse (Borg Scale) vil blive overvåget hvert andet minut under træning. Blod og udløbne gasser til isotopmålinger vil blive opsamlet med 10 minutters intervaller i hvile og under træning. Udåndet luft vil blive opsamlet i en 15 L Douglas-pose, og 10 ml luftprøver fra poserne vil blive sprøjtet ind i vacutainerrør til analyser af 13CO2 berigelse. Blodprøver for acylcarnitiner vil blive udtaget efter 30 og 60 min. træning eller ved udmattelse og tre timer efter træning. Enzymaktivitet af CPT II og VLCAD vil blive målt på leukocytter. Den ovenfor beskrevne test vil blive udført både før og efter hver behandlingsperiode.
3. Patienterne vil blive randomiseret i to grupper for at modtage enten 3 x 200 mg bezafibrat eller placebo i den anden periode og omvendt i den fjerde periode. Patienter og alle sundhedspersonale er blindet for behandlingen. Randomiseringen udføres af det GMP-certificerede regionale apotek i København.
4. På den første prøvedag af disse to perioder vil patienter få taget blodprøver for at analysere kreatinkinase, kolestrol, triglycerider, lipoproteiner, totale langkædede fedtsyrer, total carnitin, acylcarnitiner, bilirubin, kreatinin, aspartataminotransferase (ASAT), alanin aminotransferase (ALAT), y glutamyltransferase og alkalisk phosfatase.
5. For at angive deres aktivitetsniveau vil patienterne bære et accelerometer de sidste fjorten dage af hver behandlingsperiode.

Tredje periode:

1. To måneders udvaskningsperiode.
2. Målinger af kreatinkinase niveauer hver anden uge.

Statistisk analyse

Styrkeberegning:

Dobbeltblind, randomiseret og crossover:

(z1-α/2 + Z1-β)2 * SD2 n ≥ __________________________________ d2

Z1-a/2 = 1,96; Risiko for type 1 fejl (α=0,05) Z1-β = 0,84; Risiko for type 2 fejl: (1-β) = 80% SD2 = 1,25; deltapalmitatoxidation hos fire patienter med CPT II-mangel = 1,26±1,12 (Ørngreen et al, 2005) d2 = 0,87; (MIREDIF) stigning i palmitatoxidation under træning fra niveauet for patienterne med dobbelte CPT2-genmutationer til niveauet for individerne med enkelt CPT2-genmutation. (Ørngreen et al, 2005).

(1,96 + 0,84 )2 * 1,25 n ≥ __________________________________ = 11 0,87

Styrkeberegningen er baseret på en tidligere undersøgelse af fedtoxidation hos patienter med CPT II-mangel. Ørngreen et al 2005 I denne undersøgelse beskrev vi fedtoxidation af patienter og bærere med henholdsvis to og en CPT2-genmutation sammenlignet med fedtoxidationen hos raske kontroller. Den forventede effekt af bezafibrat på fedtoxidationen hos CPT II-patienterne forventes at være forskellen mellem middelværdien af ​​fedtoxidation hos patienter med CPT II-mangel og middelværdien af ​​fedtoxidationen hos heterozygote bærere af én CPT2-genmutation. Styrkeberegningen indikerer, at der skal indgå et antal på 11 fag. Målet er at inkludere 11 patienter fra henholdsvis grupperne af patienter med CPT II-mangel og grupperne af patienter med VLCAD-mangel. Hvis det på en eller anden måde viser sig, at vi ikke kan inkludere så mange patienter. De to grupper bliver samlet i én gruppe. Dette kan gøres på grund af ligheden mellem de to grupper både i symptomer og i fedtoxidation, som er et af de primære udfald, under træning. Ørngreen et al 2005, Ørngreen et al 2004 Manglende data: Så længe en patient har gennemført mindst én behandlingsperiode, vil resultaterne blive inkluderet i dataene. Forskelle mellem behandlinger hos den enkelte vil blive vurderet ved en parret Students t-test. En p-værdi < 0,05 (two-tailed test) vil blive betragtet som signifikant.

Patienter

Inklusionskriterier:

1. Betydeligt fald i CPT II- eller VLCAD-aktiviteterne målt i lymfocytter eller fibroblaster, sammen med genetisk verifikation af enten CPT II-mangel eller VLCAD-mangel.
2. Mænd og kvinder i alderen 18-65 år.
3. Alle fertile hunner skal have en negativ graviditetstest og bruge antikonceptiva i undersøgelsesperioden.

Ekskluderingskriterier:

1. Indtagelse af konkurrerende lægemidler, som beskrevet i produktresuméet for bezafibrat.
2. Konkurrenceforstyrrelser, vurderet af sponsoren eller efterforskerne
3. Graviditet eller amning i perioden med fibratbehandling

Sikkerhedsparametre:

• CK før og hver anden uge ± en uge i behandlingsperioden.
• Leverenzymer (AST, ALT, γGT, alkalisk fosfat), bilirubin, kreatinin, kolesterol, triglycerider før behandlingsperiode, efter 1 måned ± en uge og slutningen af ​​behandlingsperioden. Blodprøver vil blive taget på lokale hospitaler, og resultaterne vil blive faxet til sponsor eller efterforskere.
• Alle patienter vil blive informeret om at kontakte en af ​​de involverede læger i tilfælde af: 1) symptomer på deres sygdom eller 2) bivirkninger af behandlingen.

Følgende trin følges for at sikre overholdelse af patienterne under behandlingsperioderne.

• Patienterne vil blive kontaktet ugentligt på mail eller telefon, for at sikre at behandlingen følges og at der ikke er symptomer på sygdommen eller bivirkninger ved behandlingen.
• I tilfælde af at en af ​​patienterne glemmer at følge ordinationen af ​​lægemidlerne, forlænges behandlingsperioden efter evaluering af sponsor eller efterforskere.

Narkotika:

I denne undersøgelse bruger vi fibratet Bezafibrate. For detaljeret information om virkning og bivirkninger, se venligst vedhæftede fil med produktresuméet for Bezafibrate.

Randomisering og afblindning: Alle lægemidler leveres blindet og randomiseret fra apoteket. I tilfælde af livstruende eller andre uacceptable bivirkninger af behandlingen, kan en patient blive afblindet efter beslutning fra sponsor eller investigator. Randomiseringslisten føres af sekretær Malene Kronborg Have og overlæge Tina Dysgaard Jeppesen i Danmark. Disse to personer er til rådighed 24 timer i døgnet og er ellers ikke involveret i undersøgelsen.