Entzündungshemmende Lungentherapie von Patienten mit zystischer Fibrose (CF) mit Amitriptylin und Placebo (APA-IIb)

Cystische Fibrose (CF), die zumindest in den westlichen Ländern häufigste autosomal-rezessive Erkrankung, wird durch Mutationen des Cystic Fibrosis Transmembranous Conductance Regulator Moleküls (CFTR) verursacht und betrifft etwa 40.000 Patienten in Europa. Die meisten, wenn nicht alle CF-Patienten entwickeln eine chronische Lungeninfektion mit Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). Derzeit ist nicht bekannt, warum CF-Patienten sehr empfindlich auf P.-aeruginosa-Infektionen reagieren und, was am wichtigsten ist, es gibt keine heilende Behandlung für zystische Fibrose.

Unsere Studien lieferten ein neuartiges pathophysiologisches Konzept für Mukoviszidose. Die Forscher zeigten, dass Ceramid eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Mukoviszidose und der hohen Empfindlichkeit von Cftr-defizienten Mäusen gegenüber einer Infektion mit P. aeruginosa spielt (1,2). Mithilfe biochemischer Techniken, Fluoreszenzmikroskopie und Massenspektrometrie fanden die Forscher heraus, dass sich Ceramid in den Lungen verschiedener Cftr-defizienter Mausstämme anreichert, bevor eine Infektion auftritt, insbesondere in den Epithelzellen der großen und kleinen Bronchien und in Alveolarmakrophagen. Die Akkumulation von Ceramid in Cftr-defizienten Epithelzellen kann durch einen pH-Anstieg von 4,5 auf 6,0 in sekretorischen Lysosomen und Prä-Lysosomen von Cftr-defizienten Zellen vermittelt werden. Die pH-Änderung führt zu einer Verringerung der Aktivität der sauren Ceramidase, die Ceramid verbraucht, um etwa 90 % und zu einer Verringerung der Aktivität der sauren Sphingomyelinase, die Ceramid freisetzt, um nur 35 %. Ein Ungleichgewicht in der Aktivität dieser beiden Enzyme, durch das eine relative Überaktivität der sauren Sphingomyelinase Ceramid produziert, kann dann zu einer Akkumulation von Ceramid führen. Eine partielle Hemmung der sauren Sphingomyelinase, entweder genetisch oder pharmakologisch, bringt die Ceramidkonzentrationen in den Lungen von Cftr-defizienten Mäusen auf nahezu normale Werte zurück. Die genetische Hemmung der sauren Sphingomyelinase wurde durch Kreuzen von Cftr-defizienten Mäusen mit sauren Sphingomyelinase-defizienten Mäusen erreicht, um Mäuse zu erzeugen, denen Cftr fehlte und die für saure Sphingomyelinase heterozygot waren (Cftr-/-/Smpd1+/- Mäuse). Die Aktivität der sauren Sphingomyelinase in den Lungen dieser Mäuse war etwa 50 % niedriger als in den Lungen von Wildtyp-Mäusen. Die pharmakologische Hemmung der sauren Sphingomyelinase wurde durch die Behandlung von Cftr-defizienten Mäusen mit dem funktionellen sauren Sphingomyelinase-Inhibitor Amitriptylin (1,2) erreicht. Erhöhte Konzentrationen von Ceramid in den bronchialen Epithelzellen von Cftr-defizienten Mäusen lösten den Tod dieser Zellen, die Ablagerung von DNA in Bronchien, chronische Lungenentzündungen und eine hohe Anfälligkeit von Cftr-defizienten Mäusen für Lungeninfektionen mit P. aeruginosa aus. Die Normalisierung der Ceramidkonzentrationen durch genetische Mittel normalisierte diese Veränderungen, und die pharmakologische Hemmung der sauren Sphingomyelinase verhinderte diese Veränderungen. Ceramid-Akkumulation wurde auch in bewimperten nasalen Epithelzellen, Makrophagen und Lungentransplantatmaterialien von CF-Patienten beobachtet (1-4). Dieser Befund legt nahe, dass die Ergebnisse unserer Studien an Mäusen auch für Menschen mit zystischer Fibrose gelten. Als nächstes wendeten die Forscher eine Reihe funktioneller Inhibitoren der sauren Sphingomyelinase an und behandelten Mäuse mit Cftr-Mangel durch Inhalation von Amitriptylin, Trimipramin, Desipramin, Chlorprothixen, Fluoxetin, Amlodipin oder Sertralin, die alle funktionelle Inhibitoren der sauren Sphingomyelinase sind. Diese Inhalation reduzierte die Aktivität der sauren Sphingomyelinase speziell in der Lunge und normalisierte die pulmonalen Ceramidkonzentrationen, Entzündungen und Anfälligkeit für Infektionen (2). Jüngste Ergebnisse von C. Ward und Mitarbeitern bestätigten die Akkumulation von Ceramid in Lungenproben von CF-Patienten (5).

Klinische Daten:

1. Pilotstudie – Basierend auf dem Amitriptylin-vermittelten Schutz von Cftr-defizienten Mäusen initiierten die Forscher eine kleine klinische Crossover-Studie mit 4 Mukoviszidose-Patienten, die mit Amitriptylin bzw. Placebo behandelt wurden. Die Ergebnisse zeigten eine klinisch relevante Steigerung der Lungenfunktion (bestimmt als FEV1) bei allen Mukoviszidose-Patienten nach 2-wöchiger Behandlung mit Amitriptylin.
2. Phase IIa – Die positiven Daten der Pilotstudie ermutigten uns, eine Crossover-Studie der Phase IIa bei 18 Patienten zu initiieren und eine vorteilhafte Wirkung von Amitriptylin auf Mukoviszidose in einer größeren Patientenpopulation zu untersuchen, um die Sicherheit nachzuweisen, die Wirkmechanismen biochemisch nachzuweisen, und für die Dosisfindung von Amitriptylin (25 mg/Tag, 50 mg/Tag, 75 mg/Tag). Amitriptylin wurde in der Patientengruppe gut vertragen und am Ende der 28-tägigen Kur wurden keine SUEs verzeichnet. Von den 80 UE standen 35 im Zusammenhang oder möglicherweise im Zusammenhang mit der Medikation. Zwei bekannte UE von Amitriptylin, d. h. Xerostomie und Müdigkeit, unterschieden sich signifikant zwischen den Placebo- und den drei Amitriptylin-Behandlungsgruppen, waren aber meist vorübergehend. FEV1 wurde in der Per-Protokoll-Analyse in 13, 7, 8 und 8 verfügbaren Patientenzyklen analysiert, die Placebo, 25 mg, 50 mg bzw. 75 mg Amitriptylin/Tag erhalten hatten. Nach 14 Behandlungstagen hatte sich der primäre Endpunkt FEV1 in der 25-mg/d-Amitriptylin-Gruppe im Vergleich zu Placebo signifikant verbessert (FEV1: +5,0 % im Vergleich zur Placebo-Gruppe; p = 0,048). Es wurde keine signifikante Veränderung der Lungenfunktion beobachtet, wenn den Patienten 50 mg und 75 mg Amitriptylin verabreicht wurden (6).
3. Phase IIb - Um die positiven Daten der Phase IIa-Studie auszuwerten, initiierten die Prüfärzte 2009 eine Phase IIb-Studie mit Parallelgruppendesign.