Verständnis der Methotrexat-induzierten gastrointestinalen Unverträglichkeit bei juveniler idiopathischer Arthritis und Leukämie im Kindesalter

Hintergrund:

Leukämie im Kindesalter (akute lymphoblastische Leukämie, ALL) ist die häufigste bösartige Erkrankung in der pädiatrischen Bevölkerung (1). Aufgrund der Fortschritte in der Chemotherapie liegen die Überlebensraten bei über 85 %. Hochdosiertes Methotrexat (MTX) ist ein Hauptbestandteil der Behandlung von ALL (2-4). Gastrointestinale Toxizität ist eine bekannte Herausforderung im Zusammenhang mit der Behandlung mit hochdosiertem MTX (5). Allerdings wird dies bei diesen Kindern nicht als signifikantes Problem beschrieben, wenn sie eine Erhaltungstherapie erreichen und eine niedrig dosierte MTX-Behandlung erhalten. Kinder mit juveniler idiopathischer Arthritis (JIA) erhalten ebenfalls eine niedrig dosierte MTX-Behandlung. Bei diesen Patienten stellt die MTX-induzierte gastrointestinale Unverträglichkeit ein erhebliches Problem dar. Studien haben gezeigt, dass mehr als die Hälfte der JIA-Patienten MTX aufgrund von Übelkeit nicht vertragen, was zum Abbruch der Behandlung führen kann (6,7). Es ist weitgehend unbekannt, warum MTX Übelkeit verursacht, es wird jedoch angenommen, dass sowohl pharmakogenetische als auch psychologische Faktoren eine Rolle spielen (8).

JIA ist die häufigste chronische rheumatische Erkrankung bei Kindern. Ohne Behandlung führt die Krankheit zu erheblichen kurz- und langfristigen Behinderungen und einer Beeinträchtigung der Lebensqualität. Die Prognose hat sich in den letzten Jahren aufgrund erheblicher Fortschritte im Krankheitsmanagement erheblich verbessert, und MTX ist eine tragende Säule bei der Behandlung von JIA (9-13).

Ziel dieses Projekts ist es, ein besseres Verständnis der MTX-induzierten gastrointestinalen Unverträglichkeit bei Kindern mit Leukämie und Kindern mit JIA zu schaffen. Das Projekt wird sich auf Übelkeit konzentrieren und das Ausmaß der Übelkeit in den beiden Patientengruppen untersuchen und vergleichen, ob tatsächlich ein Unterschied besteht. Die Forscher werden pharmakogene und psychologische Faktoren und ihre Beziehung zum Übelkeitsgrad der Patienten weiter untersuchen.

Pharmakogenetischer Hintergrund:

MTX wird aus dem Magen-Darm-Trakt absorbiert und durch Transportproteine ​​in den Enterozyten in den Blutkreislauf transportiert. Die Elimination von MTX erfolgt hauptsächlich über die Nieren, ein Teil des MTX gelangt jedoch zunächst durch den enterohepatischen Kreislauf (14,15). Studien zur Anwendung einer hochdosierten MTX-Behandlung bei Kindern mit ALL legen nahe, dass eine schnelle hepatische Clearance von MTX den Grad der gastrointestinalen Toxizität erhöht. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Patienten mit Mutationen (Single Nucleotide Peptides, SNPs) im Gen, das für das hepatische Transportprotein SLCO1B1 kodiert, das für den Transport von MTX in die Leber verantwortlich ist, eine geringere gastrointestinale Toxizität gegenüber hochdosiertem MTX aufweisen (16). Das von SLC19A1 kodierte Transportprotein wird sowohl in der Leber als auch in den Enterozyten platziert (15).

Studien an erwachsenen Patienten, bei denen entweder Psoriasis oder rheumatoide Arthritis diagnostiziert wurde und die mit niedrig dosiertem MTX behandelt wurden, sowie Studien an ALL-Patienten mit hochdosiertem MTX zeigen, dass SLC19A1 mit der MTX-Konzentration im Plasma und in den Erythrozyten sowie mit MTX-bedingter Toxizität assoziiert ist (1,17-20). Transporterproteine, die MTX aus der Leber in die Gallengänge transportieren, werden von ABCC2 und ABCB1(15) kodiert. Studien an erwachsenen Patienten mit rheumatoider Arthritis unter niedrig dosiertem MTX, Erwachsenen mit chronischer myeloischer Leukämie und Studien an ALL-Patienten unter hochdosiertem MTX haben gezeigt, dass beide Gene pharmakokinetisch wichtig sind und dass ABCC2 darüber hinaus mit MTX-bedingter gastrointestinaler Toxizität assoziiert ist ( 5,21-24). Frühere Studien an Patienten mit rheumatoider Arthritis, Leukämie im Kindesalter und JIA haben gezeigt, dass die Häufigkeit klinisch relevanter SNPs in Genen, die MTX-verwandte Transportproteine ​​kodieren, wie folgt ist: SLCO1B1 (70,3 %), ABCB1 (20,6 %), ABCC2 (56,8 %), SLC19A1 (31 %) (5,16,17,19,21,25-28). Die Forscher halten es daher für denkbar, die ausgewählten genetischen Polymorphismen für MTX-verwandte Transporterproteine ​​in der teilnehmenden Studienpopulation zu finden.

Pharmakogenetische Ziele:

Untersuchen Sie, ob eine MTX-bedingte gastrointestinale Unverträglichkeit mit dem enterohepatischen Kreislauf zusammenhängt. Insbesondere soll festgestellt werden, ob SNPs in Genen, die MTX-verwandte Lebertransportproteine ​​kodieren, mit dem Ausmaß der durch Medikamente verursachten gastrointestinalen Nebenwirkungen zusammenhängen.

Pharmakogenetische Hypothesen:

Patienten mit SNPs in Genen, die für MTX-verwandte Transportproteine ​​in der Leber kodieren, haben einen geringeren enterohepatischen Kreislauf von MTX und leiden daher weniger an Übelkeit als andere Patienten.

Psychologischer Hintergrund:

Studien an erwachsenen Krebspatienten haben gezeigt, dass psychisch bedingte Übelkeit, die nach einer Chemotherapie auftritt, eine mögliche Erklärung für die Übelkeit ist, die in keinem Verhältnis zum emetogenen Potenzial des Arzneimittels steht. Dies ist auch eine mögliche Erklärung für die großen Unterschiede im Ausmaß der Übelkeit von Krebspatienten nach derselben Art von Chemotherapie (29,30). Studien an Kindern, die wegen verschiedener Krebsarten eine Chemotherapie erhielten, haben gezeigt, dass psychologische Faktoren wie Bewältigungsstrategien und Angstzustände das Ausmaß der Chemotherapie-bedingten Übelkeit und Erbrechen beeinflussen (31–33). Die Forscher wollen untersuchen, ob dies auch bei Kindern mit Leukämie in der Erhaltungstherapie mit niedrig dosiertem MTX sowie bei JIA-Patienten in niedrig dosierter MTX-Behandlung der Fall ist.

Psychologische Ziele:

Es sollte untersucht werden, ob die Strategien zur Bewältigung von Übelkeit und das Angstniveau der Studienpopulation mit dem Grad der MTX-induzierten gastrointestinalen Unverträglichkeit zusammenhängen. Und untersuchen Sie, ob es einen Unterschied zwischen den beiden Patientengruppen gibt.

Psychologische Hypothesen:

Unzureichende psychologische Bewältigungsstrategien und ein hohes Maß an Angst können psychisch bedingte Übelkeit verursachen. Daher kommt es bei Patienten mit hohem Angstniveau und unzureichenden Bewältigungsstrategien zu einem höheren Grad an Übelkeit bei der Behandlung mit MTX als bei anderen Patienten.

Perspektiven Dieses Projekt wird zu einem besseren Verständnis der MTX-induzierten Intoleranz bei Kindern mit Leukämie und JIA beitragen. Davon profitieren auch alle anderen Kinder, die eine niedrig dosierte MTX-Behandlung erhalten. Das Projekt wird die Erhaltungstherapie von Leukämie im Kindesalter und die Behandlung von JIA optimieren, indem es anhand der SNP-Genotypen von Patienten ermittelt, wer MTX verträgt und wer nicht. Identifizieren Sie außerdem Patienten, bei denen eine psychologische Intervention die MTX-induzierte Übelkeit lindern kann.

Materialen und Methoden

Die Studienpopulation umfasst:

1. Kinder mit ALL-Diagnose in Erhaltungstherapie
2. Kinder, bei denen JIA gemäß den ILAR-Kriterien diagnostiziert wurde

Einschluss-/Ausschlusskriterien finden Sie unter „Zulassungskriterien“. Für jeden Patienten wird eine Liste krankheitsspezifischer Merkmale notiert. Der Grad der MTX-induzierten Unverträglichkeit wird durch ein elektronisches „Übelkeitstagebuch“ für vier Wochen bestimmt, das eine „Gesichter der Übelkeitsskala“ enthält, die auf einer „Gesichter der Schmerzskala“ basiert (34). Die gastrointestinalen Nebenwirkungen werden weiter durch einen Methotrexat-Intoleranz-Schweregrad-Score-Fragebogen (MISS) bewertet (35).

Pharmakogenetische Methoden:

Blutproben jedes Patienten werden verwendet, um die Prävalenz von SNPs in Genen zu bestimmen, die MTX-verwandte Transporterproteine ​​kodieren (Gene einschließlich: SLCO1B1, SLC19A1, ABCC2, ABCB1). Die genetische Analyse wird am Institut für Biomedizin der Universität Aarhus durchgeführt. Die Genotypisierung erfolgt mit dem Sequenom MassARRAY Genotyping-System (Sequenom, San Diego, CA). Kurz gesagt: Multiplex-PCR wird in 5-μl-Reaktionen durchgeführt, die 10 ng genomische DNA, 1,25 x PCR-Puffer, 0,5 mM dNTP, 100 nM jedes Primers und 0,5 U Taq-Polymerase unter Standard-Zyklusbedingungen enthalten. Anschließend werden die PCR-Produkte mit SAP behandelt und die Sondenverlängerungsreaktion (iPLEX) gemäß dem iPLEX-Standardprotokoll (Sequenom) durchgeführt. Die entsalzten Proben werden mit einem Bruker Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF)-Massenspektrometer (Sequenom) analysiert und die Genotypen mit der MassARRAY Typer 3.4-Software (Sequenom) bestimmt. Die Blutprobe wird auch zur Messung der Konzentration von MTX-Polyglutamaten in den Erythrozyten (Ery-MTX-PG) verwendet. Die Messung von Ery-MTX-PG wird mittels HPLC-Technik im Kinderonkologielabor, Rigshospitalet, Kopenhagen, Dänemark, durchgeführt.

2) Psychologische Methoden: Die Bewältigungsstrategien der Patienten werden anhand eines Übelkeitsbewältigungsfragebogens untersucht, der aus einem Schmerzbewältigungsfragebogen entwickelt wurde, der speziell für Kinder entwickelt und zuvor ins Dänische übersetzt, validiert und in früheren Studien verwendet wurde. Es besteht aus acht Unterskalen der wichtigsten Bewältigungsstrategien: Informationssuche, Problemlösung, Suche nach sozialer Unterstützung, positive Selbstaussagen, Verhaltensablenkung, kognitive Ablenkung, Externalisierung und Internalisierung/Katastrophisierung (36,37,39,40). Der Grad der Angst der Patienten wird anhand von „Beck Youth Inventories“ (BYI) beurteilt, die zuvor ins Dänische übersetzt und validiert wurden. Das BYI ist kurz und einfach zu verwenden. Es besteht aus 20 Sätzen, die Angst, Besorgnis und physiologische Symptome im Zusammenhang mit Angst untersuchen (38).

Statistikleistungsberechnung: Diese basiert auf dem primären Zielmaß (dem Grad der Übelkeit), der anhand der „Gesichter der Übelkeitsskala“ im Übelkeitstagebuch quantifiziert wird. Die Skala hat die Endpunkte: „keine Übelkeit“ und „extreme Übelkeit“, in Zahlen von 0 bis 5. Ergebnisse einer früheren Studie unter Verwendung der Faces of Pain-Skala zeigen, dass die Durchschnittswerte 0,74 (SD = 0,70) betrugen. und 0,91 (SD=0,86) (36). Aus einer klinischen Bewertung gehen die Forscher davon aus, dass der mittlere Übelkeitswert für die Gruppe der JIA-Patienten 2,5 und für die ALL-Patienten 1 beträgt. Es wird erwartet, dass die Standardabweichung der obigen Studie ähnelt (SD = 0,9). Wenn das Signifikanzniveau (Alpha) 0,05 beträgt, die Trennschärfe 80 % beträgt und das Verhältnis zwischen den Gruppengrößen 2 beträgt, beträgt die berechnete Größe der Studienpopulation 10 Patienten in der JIA-Gruppe und 5 in der ALL-Gruppe. Wenn der mittlere Übelkeitswert nur für die Gruppe der JIA-Patienten 2 beträgt, für die Gruppe der ALL-Patienten jedoch immer noch 1, und die Standardabweichung größer als erwartet ist, beträgt SD=2. Aber Alpha beträgt immer noch 0,05, die Trennschärfe beträgt 80 % und das Verhältnis zwischen den Gruppengrößen beträgt immer noch 2. Dann beträgt die berechnete Größe der Studienpopulation 96 Patienten in der JIA-Gruppe und 48 in der ALL-Gruppe.

Forschungsplan

Die Forschungsgruppe besteht aus:

Von der Abteilung für Pädiatrie des Universitätsklinikums Aarhus Skejby:

Hauptantragstellerin: Nini Kyvsgaard Brix Nørgaard, Doktorandin (eingeschrieben an der Universität Aarhus), M.D.

Hauptbetreuer: Troels Herlin, Professor, DMSc; Co-Betreuer: Torben Stamm Mikkelsen, MD, PhD.

Vom Institut für Biomedizin der Universität Aarhus:

Co-Betreuer: Thomas Juhl Corydon, außerordentlicher Professor, PhD, stellvertretender Leiter des Instituts für Biomedizin, Universität Aarhus.

Vom Institut für Psychologie der Universität Aarhus:

Co-Betreuer: Mikael Thastum, Professor, PhD, Leiter der Klinischen Psychologie, Universität Aarhus.

Der Doktorand wird die tägliche Durchführung des Projekts unter Anleitung der Betreuergruppe durchführen und koordinieren. Das erste und zweite Jahr des Projekts wird der Sammlung von Patientendaten und Blutproben gewidmet sein. Zunächst wird mit der Einbeziehung der JIA-Patienten begonnen. Dann die Einbeziehung der ALL-Patienten. Das dritte Jahr wird der Analyse von Genpolymorphismen und MTX-Spiegeln, der Datenanalyse und der Zusammenstellung von Manuskripten zur Veröffentlichung gewidmet sein. Die Forschungsgruppe verfügt über umfangreiche Forschungserfahrung und klinische Expertise in diesem Bereich.

Machbarkeit: Die Laboreinrichtungen zur Entnahme der Blutproben und deren Erstbehandlung sind vorhanden. Die endgültige Analyse wird wie unter „Pharmakogenetische Methoden“ angegeben durchgeführt. Die Ermittler haben Zugriff auf Software zur elektronischen Durchführung der Fragebögen sowie auf statistische Unterstützung.