Effets de Kuvan sur la sécrétion de mélatonine

Contexte : La phénylcétonurie (PCU) est une maladie génétique due à l'absence d'une des enzymes clés de la dégradation de la phénylalanine (Phe). L'enzyme manquante est la phénylalanine hydroxylase (PAH). En raison de la déficience de l'enzyme, la Phe plasmatique est très élevée par rapport aux autres acides aminés plasmatiques. Ce rapport anormal, c'est-à-dire Phe par rapport à chacun des autres grands acides aminés neutres (LNAA) qui sont transportés dans le cerveau en tant que précurseurs de neurotransmetteurs par le transporteur commun LAT1, est susceptible de contribuer aux déficiences en neurotransmetteurs chez les personnes atteintes de PCU. Les patients qui ne limitent pas leur consommation de Phe développent un retard mental et des troubles neuropsychologiques. Le traitement de la PCU a été historiquement limité à la restriction de l'apport en Phe, c'est-à-dire à la restriction des protéines.

La FDA a récemment approuvé un nouveau médicament, Kuvan, une forme synthétique de tétrahydrobioptérine (BH4) fabriquée par BioMarin Pharmaceutical Inc., pour les patients atteints de PCU. Kuvan est un cofacteur des HAP, de la tyrosine hydroxylase et de la tryptophane hydroxylase. Les patients atteints de PCU subissent généralement un essai d'un mois de Kuvan pour déterminer s'ils répondent au médicament, ce qui signifie que la phénylalanine sanguine chute de plus de 30 %. Ceux qui ne sont pas répondeurs ne continuent généralement pas Kuvan, cependant notre étude récente (HS 08-00147) a montré que les patients PCU classiques qui ne sont pas répondeurs Kuvan ont démontré une amélioration de leurs comportements inadaptés, suggérant certains effets de Kuvan dans le système CNS sans réduire le sang concentrations de phénylalanine (Moseley et al, manuscrit en préparation). Sept sujets qui n'ont pas répondu à Kuvan avec des taux sanguins de Phe plus bas ont présenté des augmentations significatives de la tyrosine sanguine après 6 mois (p = 0,015), ainsi qu'une amélioration des indices d'intériorisation et de comportement inadapté global de Vineland à 12 mois (p = 0,032 et 0,049, respectivement). Kaufman a rapporté que Kuvan à la dose de 20 mg/kg/jour augmentait les niveaux de BH4 dans le LCR (1). Sur la base de ces observations, il est probable que Kuvan ait des effets sur le métabolisme des neurotransmetteurs.

La supplémentation en grands acides aminés neutres (LNAA) en tant qu'aliment médical est utilisée en Europe depuis 25 ans et on pense qu'elle est efficace dans le traitement des patients atteints de PCU. Dans l'article de Shindeler et al. (2), 16 personnes (7 hommes et 9 femmes ; âgés de 11 ans à 45 ans) ont participé à l'étude qui consistait en 4 semaines de sevrage et 4 stades de deux semaines (avec un régime restreint en phénylalanine et avec/sans LNAA, et sans régime restreint en phénylalanine et avec/sans LNAA). Aucun effet indésirable spécifique n'est rapporté dans l'article. Une thérapie aux grands acides aminés neutres pour le traitement de la PCU a été pratiquée dans le passé (3). LNAA est utilisé principalement pour les adolescents et les adultes qui ne peuvent pas adhérer au régime standard restreint en phe. Le traitement LNAA a été approuvé pour les patients atteints de PCU, tout comme d'autres formules spéciales. Nos études précédentes ont démontré une carence en sérotonine dans le cerveau, comme en témoignent une faible sécrétion nocturne de mélatonine et une réduction de la dopamine urinaire par rapport aux témoins, et que la supplémentation en LNAA améliore, mais ne normalise pas ces marqueurs.

Justification : On pense que les patients atteints de PCU présentent une déficience en tyrosine et en tryptophane au niveau du tissu cérébral en raison des rapports anormaux phe/tyrosine et phe/tryptophane. Des études antérieures ont montré de faibles niveaux de sérotonine dans le liquide céphalo-rachidien chez les personnes atteintes de PCU et une certaine amélioration a été observée après une supplémentation en tryptophane (4). Notre étude antérieure suggérait que la carence en tryptophane dans le tissu cérébral était démontrée par une faible sécrétion nocturne de mélatonine et de 6-sulfatoxymélatonine, qui est un métabolite stable de la mélatonine (5). La supplémentation en LNAA a entraîné une certaine amélioration de la sécrétion de mélatonine, cependant, la sécrétion de mélatonine chez les patients atteints de PCU sous LNAA était encore significativement inférieure à celle du groupe témoin. La supplémentation en Kuvan peut activer les tyrosine et tryptophane hydroxylases cérébrales (6), entraînant une amélioration de la sécrétion nocturne de mélatonine et des concentrations urinaires de mélatonine et de dopamine. En complétant LNAA, une quantité accrue d'acides aminés précurseurs de neurotransmetteurs sera transportée dans le cerveau et la tyrosine cérébrale activée et les tryptophane hydroxylases par Kuvan agiront sur ces précurseurs pour produire des neurotransmetteurs, c'est-à-dire la sérotonine et la dopamine. Ces effets synergiques peuvent augmenter les niveaux de mélatonine et de dopamine pour les rapprocher des niveaux de contrôle.

Objectifs de l'étude : montrer des preuves scientifiques de l'amélioration du métabolisme des neurotransmetteurs, y compris la sérotonine et la dopamine, chez les patients atteints de PCU traités avec LNAA uniquement, Kuvan uniquement, et Kuvan et LNAA.

Objectifs : Cette étude initiée par l'investigateur a trois objectifs : (1) Évaluer si la supplémentation en tétrahydrobioptérine (Kuvan) a des effets bénéfiques sur la sécrétion de mélatonine et les niveaux de dopamine dans l'urine chez les personnes atteintes de PCU lorsqu'elles sont et ne sont pas traitées avec de gros acides aminés neutres ; (2) Démontrer les effets synergiques de la supplémentation en LNAA et de la thérapie Kuvan dans l'amélioration du métabolisme des neurotransmetteurs chez les personnes atteintes de PCU ; et (3) Pour recueillir les informations pilotes nécessaires à la conception d'un essai multicentrique plus large de ces interventions, si les résultats de ces études pilotes indiquent qu'une étude plus approfondie est justifiée.

Méthodologie de l'étude : Cette étude sera menée chez des patients adultes atteints de PCU en quatre phases de 4 semaines : phase I (grands acides aminés neutres/LNAA), phase II (Washout), phase III (Kuvan uniquement) et phase IV (Kuvan et LNAA ). La supplémentation en Kuvan sera ajustée pour fournir 20 mg/kg/jour. La thérapie LNAA est ajustée selon les instructions du fabricant (le nombre total de comprimés de LNAA est de 1/2 X PC kg). Le dernier jour de chaque phase, les sujets resteront environ 14 à 18 heures pendant la nuit à la CTU de l'hôpital universitaire USC. Des échantillons de sang seront prélevés toutes les 2 heures de 19h00 à 7h00. La première urine mictionnelle sera collectée le jour de la sortie (on demandera aux patients d'uriner à 23h00 et la première urine mictionnelle sera collectée).

Le sang sera prélevé dans un tube à bouchon rouge (5 ml) via une ligne intraveineuse verrouillée avec une solution saline pendant la période d'étude. Éviter l'hémolyse en prélevant du sang par une ligne IV dans une veine périphérique raisonnablement grande. Le sang sera laissé coaguler pendant 45 minutes à température ambiante (18-28 C) et à l'abri de la lumière (un flash faible ou une lumière jaune < 100 lux). Le sérum sera collecté et stocké à - 20 C jusqu'à ce qu'il soit soumis à une analyse de la mélatonine plasmatique et des acides aminés plasmatiques. Le premier échantillon d'urine de 20 ml sera collecté dans deux tubes simples (10 ml pour chaque tube) et stocké dans un congélateur (-20 ° C) jusqu'à ce qu'il soit soumis à une analyse de la dopamine et de la 6-sulfatoxymélatonine.

Il s'agit d'une étude ouverte. Pendant les quatre phases de 4 semaines, les sujets resteront sur leur régime alimentaire restreint en protéines. Les comprimés de LNAA ne sont pas considérés comme un médicament, mais relèvent de la catégorie des aliments médicaux ; les exemples incluent les aliments à faible teneur en protéines. Les comprimés LNAA seront fournis par le fabricant LNAA (Applied Nutrition). Kuvan sera pris par voie orale avec le petit-déjeuner et les comprimés LNAA seront pris avec les repas trois fois par jour.