Digoxin für angeborene Erythrozytose aufgrund hochregulierter Hypoxie-Erkennung

Die Studie wird Digoxin untersuchen, um die hypoxische Reaktion bei angeborener Erythrozytose aufgrund von Keimbahnmutationen zu hemmen, die zu einer hochregulierten Hypoxiewahrnehmung führen. Diese Formen der angeborenen Erythrozytose, die durch erhöhte Spiegel des Hypoxie-induzierbaren Faktors (HIF)-1 und/oder HIF-2 gekennzeichnet sind, sind auf Mutationen von VHL (von Hippel Lindau), EGLN1 (kodiert für Prolylhydroxylase 2 [PHD2]) und EPAS1 zurückzuführen (Protein 1, das die endotheliale PAS-Domäne enthält) (das für HIF-2α kodiert). Zusätzlich zu einem hohen Hämatokrit haben die Patienten thrombotische Komplikationen und eine frühe Sterblichkeit, die durch eine Phlebotomietherapie nicht verbessert werden. Es gibt keine wirksame Therapie. Digoxin, das seit langem zur Behandlung von dekompensierter Herzinsuffizienz verwendet wird, ist ein potenter Inhibitor des Haupt-Hypoxie-induzierbaren Transkriptionsfaktors HIF-1 und wahrscheinlich HIF-2.

VHL-Mutationen – 15 bekannte Patienten in den USA, 55 in Westeuropa, 150 in Tschuwaschien, auf Ischia und 11 in Indien.4 Tschuwaschische Erythrozytose (CE), endemisch in der Tschuwaschischen Republik Russland und auf der italienischen Insel Ischia, ist auf Homozygotie für eine Missense-Mutation von VHL (VHL c.598C>T; VHL R200W) zurückzuführen. VHL R200W beeinträchtigt die Wechselwirkungen von VHL mit HIF-α-Untereinheiten und reduziert deren Ubiquitin-vermittelte Zerstörung. HIF-1- und HIF-2-Heterodimere nehmen zu, was zu einer erhöhten Expression ihrer Zielgene führt, einschließlich Erythropoietin (EPO). Außerdem sind erythroide CE-Vorläufer überempfindlich gegenüber EPO, deren Erklärung nicht bekannt ist. In Pilotstudien wird diese Überempfindlichkeit durch Digoxin gehemmt. CE-Patienten neigen unabhängig vom Anstieg des Hämatokrits zur Entwicklung von Thrombosen und früher Sterblichkeit. Dieser Phänotyp unterscheidet sich von den dominant vererbten Mutationen des VHL-Tumorprädispositionssyndroms, die in Kombination mit erworbenen somatischen Mutationen zur Tumorentstehung führen. Andere homozygote und zusammengesetzte heterozygote VHL-Mutationen, die Erythrozytose, aber keine Tumoren verursachen, wurden beschrieben.

EGLN1 (Egl-9 Family Hypoxie Inducible Factor 1)-Mutationen – 5 Patienten in den USA. und 21 in Europa. PHD2 (kodiert durch das EGLN1-Gen) ist zusammen mit VHL ein hauptsächlicher negativer Regulator von HIFs. Es zielt auf den Abbau von HIF-α-Untereinheiten ab. Die erste Loss-of-Function-Mutation von PHD2 (PHD2 P317R) wurde in einer Familie identifiziert, in der Heterozygote eine leichte oder grenzwertige Erythrozytose aufwiesen. Seitdem wurden 25 weitere Patienten mit ungeklärter Erythrozytose gemeldet, die heterozygote Träger verschiedener PHD2-Mutationen sind. Fast alle Patienten mit PHD2-assoziierter Erythrozytose haben normale EPO-Spiegel.

EPAS1-Mutationen – 20 bekannte Patienten in den USA und ungefähr 100 in Europa. Betroffene Patienten haben heterozygote Missense-Mutationen in der kodierenden Sequenz des EPAS1-Gens, das HIF-2α kodiert, was zu einer Funktionsverstärkung von HIF-2 und erhöhten EPO-Spiegeln führt. Diese Gain-of-Function-EPAS1-Mutationen sind heterogen, aber ihre Existenz unterstützt die entscheidende Rolle von HIF-2 bei der Kontrolle der Expression von renalem EPO.

Digoxin als Mittel zur Hemmung von HIFs. Digoxin, ein weit verbreitetes und leicht verfügbares, von der FDA zugelassenes Medikament zur Behandlung von dekompensierter Herzinsuffizienz, hemmt bei einer Konzentration von 0,4 μM die HIF-abhängige Gentranskription um ~90 %; es hemmt auch die HIF-1α-Proteintranslation und blockiert die HIF-1-Aktivität in vivo. Dosen von Digoxin, die hypoxische pulmonale Hypertonie bei Mäusen verhindern und behandeln, schützen teilweise vor Hypoxie-induzierter Erythrozytose. Diese Dosen führen bei Mäusen zu Digoxinspiegeln im Plasma, die im oder unter dem therapeutischen Bereich für den Menschen liegen. In unveröffentlichten Daten verringerten therapeutische Dosen von Digoxin eine übersteigerte Erythropoese in vitro bei einem Patienten mit CE.

Die Studie stellt die Hypothese auf, dass pharmakologische Dosen und Konzentrationen von Digoxin Hämoglobin und Hämatokrit verringern, die Notwendigkeit einer Phlebotomie verringern, die Neigung zu Thrombosen verringern und den Lungendruck bei Patienten mit Erythrozytose aufgrund hochregulierter hypoxischer Reaktionen verringern. Die vorgeschlagene Studie wird unter IND138480 durchgeführt und ist von der FDA genehmigt.

Ziel 1. Bestimmung, ob Digoxin sicher ist und EPO, Hämoglobinkonzentration und Lungendruck bei Patienten mit angeborener Erythrozytose aufgrund einer hochregulierten Hypoxiewahrnehmung senkt.

Ziel 2. Bestimmen, ob Digoxin die Transkription gereinigter Blutzelllinien verringert und die Plasmaspiegel der Produkte von pro-thrombotischen Genen reduziert, die durch die hypoxische Reaktion hochreguliert werden, einschließlich IL1B (Interleukin-1 beta), THBS1 (Thrombospondin), EGR1 (früh Wachstumsantwort 1), NLRP3 (Pyrindomäne der NLR-Familie mit 3), SERPINE1 (Mitglied 1 der Serpinfamilie E) und F3 (Gewebefaktor).

Ziel 3. Bestimmen Sie in einer Folgestudie, ob in vivo erreichbare Digoxinkonzentrationen die In-vitro-Überempfindlichkeit gegenüber erythroiden Vorläufer-EPO von anderen Mutationen als VHL R200W aufheben und ob HIF-2α-Inhibitoren (bereits in klinischen Studien) die Überempfindlichkeit gegen erythroide Vorläufer-EPO allein oder in Kombination aufheben mit Digoxin.

Zusammenfassend bietet dieser Vorschlag eine beispiellose Gelegenheit, eine kostengünstige Therapie für seltene Formen der Erythrozytose aufgrund einer hochregulierten Hypoxie-Erkennung zu finden, für die es derzeit keine sichere, wirksame Therapie gibt. Als solches stimmt dieser Vorschlag vollständig mit den Zielen des Orphan Products Program der FDA überein. Die Forschung wird auch dazu beitragen, die Rolle der Hypoxie bei häufigen Krankheiten der Menschheit zu definieren, darunter chronische Bergkrankheit, obstruktive Schlafapnoe, tiefe Venenthrombose, krebsassoziierte Thrombose und pulmonale Hypertonie.