Kystisen fibroosin (CF) potilaiden tulehdusta ehkäisevä keuhkohoito amitriptyliinillä ja lumelääkkeellä (APA-IIb)

Kystinen fibroosi (CF), yleisin autosomaalinen resessiivinen sairaus ainakin länsimaissa, johtuu kystisen fibroosin transmembraanisen konduktanssin säätelijämolekyylin (CFTR) mutaatioista ja vaikuttaa noin 40 000 potilaaseen Euroopassa. Useimmat, elleivät kaikki, CF-potilaat kehittävät kroonisen keuhkoinfektion Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). Tällä hetkellä ei tiedetä, miksi CF-potilaat ovat erittäin herkkiä P. aeruginosa -infektioille, ja mikä tärkeintä, kystiselle fibroosille ei ole saatavilla parantavaa hoitoa.

Tutkimuksemme tarjosivat uuden patofysiologisen käsitteen kystiselle fibroosille. Tutkijat osoittivat, että keramidilla on ratkaiseva rooli kystisen fibroosin kehittymisessä ja Cftr-puutteisten hiirten korkeassa herkkyydessä P. aeruginosa -infektiolle (1,2). Biokemiallisia tekniikoita, fluoresenssimikroskopiaa ja massaspektrometriaa käyttäen tutkijat havaitsivat, että keramidia kerääntyy erilaisten Cftr-puutteellisten hiirikantojen keuhkoihin ennen infektion esiintymistä, erityisesti suurten ja pienten keuhkoputkien epiteelisoluihin ja keuhkorakkuloiden makrofageihin. Ceramidin kerääntyminen Cftr-puutteellisiin epiteelisoluihin voi olla välittynyt pH:n nousulla 4,5:stä 6,0:aan Cftr-puutteellisten solujen erityslysosomeissa ja esilysosomeissa. pH:n muutos johtaa noin 90 %:n alenemiseen keramidia kuluttavan happaman keramidaasin aktiivisuudessa ja vain 35 % alenemiseen keramidia vapauttavan happaman sfingomyelinaasin aktiivisuudessa. Näiden kahden entsyymin toiminnan epätasapaino, jonka seurauksena happaman sfingomyelinaasin suhteellinen yliaktiivisuus tuottaa keramidia, voi sitten johtaa keramidin kertymiseen. Happaman sfingomyelinaasin osittainen estäminen, joko geneettisesti tai farmakologisesti, palauttaa keramidipitoisuudet lähes normaalille tasolle Cftr-puutteellisten hiirten keuhkoissa. Happaman sfingomyelinaasin geneettinen esto saavutettiin risteyttämällä Cftr-puutteiset hiiret happaman sfingomyelinaasin puutteesta kärsivien hiirten kanssa luomaan hiiriä, joista puuttuu Cftr ja jotka ovat heterotsygoottisia happaman sfingomyelinaasin suhteen (Cftr-/-/Smpd1+/- hiiret). Happaman sfingomyelinaasin aktiivisuus näiden hiirten keuhkoissa oli noin 50 % pienempi kuin villityypin hiirten keuhkoissa. Happaman sfingomyelinaasin farmakologinen esto saavutettiin käsittelemällä Cftr-puutteellisia hiiriä funktionaalisella happaman sfingomyelinaasin estäjällä amitriptyliinillä (1,2). Cftr-puutteisten hiirten keuhkoputkien epiteelisolujen lisääntyneet keramidipitoisuudet laukaisivat näiden solujen kuoleman, DNA:n kerääntymisen keuhkoputkiin, kroonisen keuhkotulehduksen ja Cftr-puutteellisten hiirten suuren herkkyyden P. aeruginosan aiheuttamille keuhkoinfektioille. Seramidipitoisuuksien normalisointi geneettisin keinoin normalisoi nämä muutokset, ja happaman sfingomyelinaasin farmakologinen esto esti nämä muutokset. Keramidin kertymistä havaittiin myös CF-potilaiden värekarvaisissa nenän epiteelisoluissa, makrofageissa ja keuhkonsiirtomateriaaleissa (1-4). Tämä havainto viittaa siihen, että hiiritutkimustemme tulokset koskevat myös kystistä fibroosia sairastavia ihmisiä. Seuraavaksi tutkijat käyttivät paneelia happaman sfingomyelinaasin toiminnallisia estäjiä ja käsittelivät Cftr-puutteellisia hiiriä inhaloimalla amitriptyliiniä, trimipramiinia, desipramiinia, klooriprotikseenia, fluoksetiinia, amlodipiinia tai sertraliinia, jotka kaikki ovat happaman sfingomyelinaasin toiminnallisia estäjiä. Tämä inhalaatio vähensi happaman sfingomyelinaasin aktiivisuutta erityisesti keuhkoissa ja normalisoi keuhkojen keramidipitoisuuksia, tulehdusta ja infektioherkkyyttä (2). C. Wardin ja yhteistyökumppaneiden viimeaikaiset havainnot vahvistivat keramidin kertymisen CF-potilaiden keuhkonäytteissä (5).

Kliiniset tiedot:

1. Pilottitutkimus – Cftr-puutteellisten hiirten amitriptyliinivälitteisen suojan perusteella tutkijat aloittivat pienen kliinisen ristikkäistutkimuksen neljällä kystistä fibroosia sairastavalla potilaalla, joita hoidettiin vastaavasti amitriptyliinillä tai lumelääkkeellä. Tulokset paljastivat kliinisesti merkittävän keuhkojen toiminnan lisääntymisen (määritettynä FEV1:nä) kaikilla kystistä fibroosia sairastavilla potilailla 2 viikon amitriptyliinihoidon jälkeen.
2. Vaihe IIa - Pilottitutkimuksen positiiviset tiedot rohkaisivat meitä aloittamaan vaiheen IIa ristikkäistutkimuksen 18 potilaalla ja tutkimaan amitriptyliinin suotuisaa vaikutusta kystiseen fibroosiin suuremmalla potilaspopulaatiolla turvallisuuden osoittamiseksi, biokemiallisesti todistaaksemme toimintamekanismit, ja amitriptyliinin annoksen löytämiseksi (25 mg/vrk, 50 mg/vrk, 75 mg/vrk). Amitriptyliini oli hyvin siedetty potilasryhmässä, eikä SAE-tapauksia havaittu 28 päivän kurssin lopussa. 80 haittavaikutuksesta 35 liittyi tai mahdollisesti liittyi lääkitykseen. Kaksi tunnettua amitriptyliinin haittavaikutusta, eli kserostomia ja väsymys, erosivat merkittävästi lumelääkkeen ja kolmen amitriptyliinihoitoryhmän välillä, mutta olivat enimmäkseen ohimeneviä. FEV1 analysoitiin protokollakohtaisessa analyysissä 13, 7, 8 ja 8 potilassyklissä, jotka olivat saaneet lumelääkettä, 25 mg, 50 mg tai 75 mg amitriptyliiniä/vrk. 14 vuorokauden hoidon jälkeen ensisijainen päätetapahtuma FEV1 oli parantunut merkitsevästi 25 mg/d amitriptyliiniryhmässä lumelääkkeeseen verrattuna (FEV1: +5,0 % verrattuna lumeryhmään; p = 0,048). Merkittäviä muutoksia keuhkojen toiminnassa ei havaittu, kun potilaille annettiin 50 mg ja 75 mg amitriptyliiniä (6).
3. Vaihe IIb - Vaiheen IIa-tutkimuksen positiivisten tulosten arvioimiseksi tutkijat käynnistivät vaiheen IIb tutkimuksen vuonna 2009 rinnakkaisryhmäsuunnittelulla.