Terapia dell'eritropoietina per l'emorragia subaracnoidea

SFONDO:

1. Deficit ischemici ritardati nell'emorragia subaracnoidea

   Settemila pazienti soffrono di SAH ogni anno nel Regno Unito con giovani adulti (<55 anni) che ne sono ugualmente colpiti. Il vasospasmo cerebrale e la relativa ischemia cerebrale sono le principali cause di morbilità e mortalità ritardate nei pazienti che sopravvivono all'episodio iniziale di SAH. Precedenti studi hanno rivelato che l'immediato basso flusso sanguigno cerebrale (CBF) accompagna l'ESA, in particolare in quelli in coma. Tuttavia, per i pazienti di grado migliore il CBF basso è spesso ritardato e associato a vasospasmo cerebrale [Knuckey 1985]. Il vasospasmo spesso precede l'insorgenza di DID che si verifica comunemente nella seconda settimana dopo l'ESA [Knuckey 1985]. L'autoregolazione è il meccanismo riflesso più compiuto e riflette una capacità intrinseca dei vasi cerebrali di dilatarsi nel tentativo di mantenere un CBF costante a fronte di una scarsa perfusione cerebrale. A seguito di SAH, la compromissione dell'autoregolazione influisce sulla prognosi [Lam 2000]. In effetti, la valutazione quotidiana dell'autoregolazione può aiutare a identificare i pazienti ad alto rischio di deterioramento clinico [Smielewski 1997].

   L'autoregolazione può essere convenientemente misurata in modo non invasivo dal letto del paziente utilizzando il Doppler transcranico (TCD). Le misure dirette delle velocità di flusso dell'arteria cerebrale media (FV) sono predittive di DID; FV medio elevato (>120 cm/sec) e aumento del rapporto di mFV tra MCA e arteria carotide interna extracranica (ICA) (rapporto Lindegaard >3) associati a vasospasmo cerebrale e maggiore incidenza di eventi avversi [Lindegaard 1988]. Anche il rapido aumento di FV nel tempo è predittivo, così come la relazione tra FV e variazioni spontanee della pressione arteriosa (indice di correlazione Mx) [Czosnyka 2000].

   Una misura più sofisticata dell'emodinamica cerebrovascolare anormale coinvolge il test di risposta iperemica transitoria (THRT) [Giller 1991]. Questo è usato di routine nel nostro dipartimento dove abbiamo dimostrato una relazione tra una THRT anormale e l'esito clinico dopo SAH [Lam 2000]. Il THRT valuta la risposta FV a una compressione carotidea manuale (Figura 1) e può essere ripetuto in pochi minuti fornendo un metodo affidabile e facilmente accessibile per valutare l'autoregolazione. Quando THRT viene utilizzato per le valutazioni quotidiane per lo stesso paziente, questo test può fornire un prezioso monitoraggio dei cambiamenti sequenziali nell'autoregolazione.

2. Autoregolazione dopo SAH

   L'autoregolazione è spesso compromessa dopo SAH, anche nei pazienti che presentano un buon grado clinico [Voldby 1985]. Una risposta THRT anormale si sviluppa comunemente precocemente durante i giorni da 0 a 3 (primaria) o tardivamente intorno ai giorni da 7 a 14 (secondaria) dopo il sanguinamento iniziale. Le anomalie primarie nella THRT sono molto più comuni nei pazienti di basso grado, mentre le anomalie secondarie si verificano più regolarmente nei pazienti inizialmente di buon grado che in seguito sviluppano segni di DID con deterioramento clinico [Ratsep 2002]. La valutazione di routine e quotidiana dell'autoregolazione con TCD aiuta a identificare i pazienti a più alto rischio di DID. Questo ritardo nell'evoluzione di una risposta di autoregolazione anormale in pazienti di grado migliore rappresenta un'opportunità per introdurre strategie terapeutiche precoci progettate per compensare gli effetti potenzialmente dannosi. Infatti, l'uso routinario dell'espansione del plasma è già adottato con questo obiettivo in mente [Origitano 1990].

3. Opportunità terapeutica; perché l'eritropoietina umana ricombinante?

Recentemente l'attenzione si è concentrata sui potenziali ruoli terapeutici per le proteine ​​cerebrali endogene che possiedono proprietà neuroprotettive. Questo approccio neuroprotettivo dell'uso dell'eritropoietina (EPO) ha lo scopo di proteggere il tessuto cerebrale potenzialmente vitale dall'apoptosi [Ehrenreich 2002]. L'EPO, una sialoglicoproteina idrofobica da 34 kDa, è responsabile della sopravvivenza, della proliferazione e della differenziazione delle cellule progenitrici eritroidi impegnate. È prodotto dal fegato fetale e dal rene adulto, che viene accelerato durante l'ipossia [Lacombe 1999]. Poiché non esiste un deposito EPO preformato, quindi, il controllo della trascrizione del gene EPO comporta complesse interazioni con il fattore 1 inducibile dall'ipossia (HIF-1), un fattore di trascrizione che viene attivato durante l'ipossia, l'ipoglicemia e le convulsioni [Lacombe 1999] .

Il recettore EPO (EPO-R), come altri membri della famiglia dei recettori emopoietici, non possiede un'attività tirosin-chinasica endogena. Tuttavia, la sua stretta associazione con la tirosina chinasi Jak2 può indurre una rapida fosforilazione della tirosina su un certo numero di proteine ​​[Lacombe 1999]. L'ipossia può indurre un aumento dell'espressione di EPO-R, che a sua volta causa una maggiore sensibilità all'EPO [Chin 2000].

Sia l'EPO che l'EPO-R sono distribuiti ubiquitariamente nei tessuti neurali [Digicaylioglu 1995]. Ad eccezione dei vasi più grandi, l'EPO-R è abbondantemente distribuito negli astrociti, nei neuroni e nell'endotelio dei capillari cerebrali [Marti 1996, Yamaji 1996, Bernaudin 1999, Brines 2000]. L'immunoistochimica mostra che queste distribuzioni di EPO-R sono coerenti con la posizione anatomica della barriera emato-encefalica (BBB) ​​[Brines 2000]. Una tale distribuzione condensata di EPO-R all'interno e intorno ai capillari cerebrali implica che una piccola quantità di EPO è sufficiente a mediare la funzione fisiologica nel sistema nervoso centrale [Chin 2000]. L'aumentata produzione di EPO in risposta all'ipossia e all'anemia da parte di astrociti e neuroni corrisponde a quella che si verifica nei reni e nel fegato [Masuda 1994]. Pertanto, durante l'ipossia, l'EPO agisce direttamente sulle cellule endoteliali dei capillari cerebrali come fattore angiogenico attraverso un meccanismo paracrino degli astrociti e un meccanismo endocrino del rene [Digicaylioglu 1995].

L'EPO protegge il tessuto nervoso in tutte le condizioni caratterizzate da una relativa carenza di ATP [Brine 2000]. Questo effetto neuroprotettivo è ottenuto da diversi meccanismi.

1. L'EPO può indurre l'espressione di diversi enzimi glicolitici, che riorientano il metabolismo energetico favorendo la sopravvivenza durante la privazione di ossigeno [Digicaylioglu 1995].
2. Durante l'ischemia cerebrale, la tossicità del glutammato mediata dal recettore N-metil-D-aspartato (NMDA) è la principale causa di morte neuronale [Morishita 1997]. La tossicità del glutammato è in parte mediata dall'ossido nitrico (NO). L'EPO aumenta l'espressione degli enzimi antiossidanti a livello trascrizionale nelle cellule muscolari lisce vascolari [Kusano 1999] e può potenzialmente proteggere i neuroni dagli agenti che generano NO [Sakanaka 1998]. Inoltre, l'EPO può sopprimere l'aumento della concentrazione di Ca2+ indotto dal glutammato e l'apoptosi indotta dall'ossido nitrico (NO) [Morishita 1997].

È stato dimostrato che l'EPO fornisce effetti neurotrofici [Konishi 1993] e angiogenici [Yamaji 1996], e ha il potenziale per la rigenerazione neurale [Siren 2001]. Questi effetti sono dose-dipendenti e non correlati al fattore di crescita nervoso (NGF) [Konoshi Y 1993]. Le distribuzioni di EPO e EPO-R corrispondono alla sequenza dei cambiamenti istopatologici di ischemia/infarto cerebrale. Nell'ipossia acuta (arresto cardiaco), si può trovare una forte immunoreattività dell'EPO nell'endotelio vascolare, mentre l'EPOR è fortemente espresso nei neuroni [Siren 2001]. Dopo l'ischemia cerebrale, l'EPO svolge un ruolo importante nell'angiogenesi e nella reazione gliale. L'immunoreattività dell'EPO compare nell'endotelio, nelle cellule infiammatorie intravascolari e nei neuroni della penombra. Anche l'EPO-R è espresso nei neuroni, negli astrociti e nelle cellule endoteliali [Bernaudin 1999, Siren 2001]. Poiché l'espressione di EPO-R precede la sovraregolazione della sintesi di EPO [Bernaudin 1999], la sensibilità all'EPO aumenta [Chin 2000]. Al contrario, questi cambiamenti non sono rilevabili nella corteccia non ischemica [Bernaudin 1999], indicando un aumento del potenziale dell'EPO di agire dove i neuroni sono a rischio [Siren 2001]. Proteggendo le cellule endoteliali dall'apoptosi, l'EPO può aumentare il flusso sanguigno cerebrale, migliorare la microcircolazione della penombra e migliorare l'ossigenazione dei tessuti mediante l'angiogenesi, riducendo così significativamente il volume dell'infarto [Bernaudin 1999, Siren 2001]. Questa angiogenesi corrisponde alla scoperta che in condizioni ipossiche come l'esposizione ad alta quota, il cervello aumenta la densità microvascolare media [Lamanna JC 1992]. Nei vecchi infarti, l'EPO e l'EPO-R sono fortemente espressi negli astrociti reattivi. Così il sistema EPO può partecipare al processo di riparazione [Siren 2001]. La persistente sovraregolazione della produzione di EPO da parte degli astrociti dopo l'ictus fornisce anche fonti di EPO rapidamente disponibili per rendere i neuroni più tolleranti all'ischemia [Siren 2001]. Questi meccanismi neuroprotettivi endogeni sono insufficienti per far fronte a lesioni acute, poiché un grave insulto ischemico può esaurire la capacità neuroprotettiva EPO/EPO-R del cervello o la latenza della sintesi de novo è troppo lunga. L'applicazione clinica dell'EPO dovrebbe essere somministrata rapidamente per fornire un'ulteriore neuroprotezione [Brines 2000].

L'epoetina beta è una glicoproteina 165-aa prodotta utilizzando la tecnologia del DNA ricombinante, che contiene la sequenza aminoacidica identica dell'EPO umano isolato e possiede la stessa attività biologica. È simile all'EPO endogeno ad eccezione di piccole differenze nel modello di 4 catene di carboidrati. [Brine 2000] L'EPO umano ricombinante è stato ampiamente utilizzato per il trattamento dell'anemia associata a insufficienza renale cronica, infezione da HIV, cancro e chirurgia, e ha un eccellente record di sicurezza in un'ampia pratica clinica.

4. Perché 90.000 UI di epoetina beta?

La sicurezza e l'efficacia dell'epoetina beta per il trattamento dell'ictus acuto (entro 8 ore) nell'uomo sono state confermate in uno studio clinico in doppio cieco, randomizzato, controllato con placebo, che utilizza alte dosi di epoetina beta per via endovenosa (3.3000 UI/50 ml/ 30 min/giorno, tre giorni, con una dose cumulativa di 100.000 UI) [Ehrenreich 2002]. In questo studio non sono state riscontrate variazioni associate di pressione sanguigna, ematocrito, emoglobina e conta dei globuli rossi [Ehrenreich 2002]. Solo la conta dei reticolociti aumenta del 29,2 ±10,0% il 4° giorno dopo l'ultima dose di EPO [Ehrenreich 2002]. Questa somministrazione sistemica di EPO ha anche portato ad un aumento da 60 a 100 volte dei livelli di CSF e non richiede una rottura della barriera emato-encefalica (BBB) ​​[Ehrenreich 2002]. I pazienti che sono trattati con EPO hanno un aumento più basso e precoce di S100 sierico (secreto da astrociti reattivi e disturbi funzionali dell'integrità della membrana delle cellule cerebrali) e successivamente ritornano entro i limiti normali prima del placebo [Ehrenreich 2002]. Questo precedente ritorno della S100 sierica verso il livello normale implica che i processi infiammatori e/o l'integrità della BBB possono essere migliorati più rapidamente dalla terapia sistemica con EPO [Ehrenreich 2002]. Gli effetti benefici sui pazienti con ictus continuano per 30 giorni, in particolare per quelli con ictus da moderato a grave [Ehrenreich 2002].

Mediante l'attivazione dei recettori EPO endoteliali, l'EPO circolante può bloccare le vie infiammatorie nelle arterie cerebrali e attenuare il vasospasmo indotto dall'ESA. Studi in vivo hanno scoperto che la somministrazione sistemica di EPO (i.p. 1000 unità/kg) subito dopo l'ESA può migliorare la sopravvivenza e le funzioni motorie [Buemi 2000]. La somministrazione sistemica di EPO ha il vantaggio di essere universalmente disponibile per l'endotelio capillare in tutto il cervello, in contrasto con l'iniezione intraventricolare, che è altamente localizzata e non pratica in contesti clinici [Brines 2000]. Poiché la concentrazione di EPO nel CSF è indipendente dal livello sierico e dall'entità dell'interruzione della BBB nei pazienti affetti da SAH aneurismatica, l'EPO nel CSF è prodotta prevalentemente dal cervello per soddisfare le sue necessità [Springborg 2003]. Pertanto, un'attivazione precoce dell'EPO-R endoteliale può essere una potenziale strategia terapeutica, che infatti è stata dimostrata da una riduzione della proteina S100 nel CSF (un marker di danno cerebrale) e dal ripristino dell'autoregolazione cerebrale (per almeno 48 ore) dopo somministrazione sistemica di EPO umano ricombinante [Springborg 2002]. Pertanto, 90.000 UI di epoetina beta saranno utilizzate per ottenere i massimi effetti sul CBF e sull'autoregolazione in questi pazienti con SAH da studiare.

DOMANDE A CUI RISPONDERE:

Desideriamo affrontare le seguenti ipotesi per i pazienti SAH:

1. Il trattamento sistemico con epoetina beta (90.000 UI) è sicuro dopo l'ESA
2. Il trattamento sistemico con epoetina beta riduce l'incidenza di FV anormale e l'autoregolazione cerebrale dopo SAH.
3. Il trattamento sistemico con epoetina beta riduce l'incidenza di deterioramento neurologico acuto dopo SAH Se gli endpoint primari sono migliorati con la terapia con epoetina beta, i dati saranno utilizzati per formulare il calcolo della potenza per la progettazione di uno studio di esito clinico di fase III. Tuttavia, valuteremo l'esito clinico alla fine dello studio e alla dimissione per rilevare eventuali indicazioni di effetti avversi dopo la terapia con EPO.

Procedura di randomizzazione:

Dopo il consenso informato, i pazienti con SAH aneurismale positivo all'angiografia saranno randomizzati a ricevere epoetina beta 30.000 UI o placebo (soluzione fisiologica allo 0,9%) 50 ml/30 min, tre volte nella prima settimana dopo SAH (dose totale 90.000 UI). Il numero in ogni gruppo sarà 40. Per l'accecamento, la Pharmacy Manufacture Unit (PMU) preparerà e numerarà fiale identiche contenenti soluzione fisiologica (0,9% NaCl) o epoetina beta ricostituita in soluzione fisiologica. Le fiale verranno assegnate in modo casuale ai pazienti al momento dell'arruolamento con il contenuto di ciascuna fiala noto solo al PMU. Il farmaco di prova verrà avviato il prima possibile entro 72 ore dall'ictus. Poiché circa il 70% degli aneurismi sarà trattato con taglio aperto e il resto con bobine endovascolari, non consideriamo il metodo di trattamento un fattore contaminante, ma sarà incluso nell'analisi finale. Non si ritiene che la posizione, le dimensioni e la morfologia dell'aneurisma colpevole influenzino l'esito nella nostra istituzione.

Dopo la randomizzazione e l'inizio della terapia di prova, la gestione clinica di ciascun paziente sarà di routine. La pressione arteriosa sarà continuamente monitorata (Finapress, o tramite linea arteriosa radiale).

Sicurezza:

La conta completa delle cellule del sangue, la conta dei reticolociti, la viscosità del sangue, il profilo della coagulazione, la biochimica sierica, i livelli sierici di ferro e la proteina C-reattiva (CRP) al momento del ricovero saranno controllati come routine clinica. Sebbene l'EPO abbia effetti di eritropoiesi e trombopoiesi, il deterioramento associato o gli eventi avversi non sono stati osservati nel trattamento a breve termine [Ehrenreich 2002]. Tuttavia, di fronte a qualsiasi anomalia, il farmaco sperimentale verrà interrotto e il comitato per la sicurezza informato. Un comitato per la sicurezza (presieduto dal dottor Ken Smith, nefrologo consulente) esaminerà i dati sulla sicurezza a intervalli mensili o, in caso di dubbi, paziente per paziente.

Misure di esito primarie: vasospasmo e anomalie nell'AR:

I pazienti della sperimentazione saranno esaminati quotidianamente con TCD (DWL, Germania) utilizzando una sonda da 2 MHz montata su un telaio per la testa appositamente progettato per due settimane dall'ictus SAH. Il FV sistolico, diastolico e medio sarà registrato (trans-temporale) da un singolo utente (MT). Il vasospasmo sarà definito come FV medio > 120 cm/sec e rapporto di Lindegaard > 3 [Lindegaard 1988]. Verrà calcolato l'indice di regressione (Mx) tra FV medio e variazioni spontanee di ABP. Verranno eseguite due compressioni carotidee della durata di 5 secondi. I criteri per una THRT accettabile includono un'improvvisa diminuzione del FV dell'arteria cerebrale media all'inizio della compressione, un segnale TCD stabile durante la compressione e una diminuzione minima del 30% del FV senza instabilità della pressione sanguigna [Smielewski 1997]. Il rapporto THRT (THRR) viene calcolato utilizzando la formula: THRR = FVs (iperemia) / FVs (basale), dove FVs denota FV sistolica (Figura 1). La THRR è classificata come normale (≥l.10) o compromessa (<1.10) e verrà ripetuta 2 minuti dopo. Verrà registrato il valore medio delle due prove. I problemi di qualità relativi alla risposta THRT sono stati ampiamente valutati in questo laboratorio [Smielewski 1997].

Misure dell'endpoint secondario: Sviluppo del DID:

Il progresso clinico di ciascun paziente sarà monitorato giornalmente. Lo sviluppo di un deficit neurologico focale e/o un calo della Glasgow Coma Scale di 2 punti o più a seguito di vasospasmo saranno i criteri adottati per definire un episodio di DID [Pickard 1989]. Altri fattori che possono influenzare la coscienza, inclusa l'infezione sistemica e l'infezione del sistema nervoso centrale, saranno registrati per l'analisi finale. Gli esiti clinici saranno valutati al termine della sperimentazione e al momento della dimissione. Saranno osservate le durate del ricovero e della permanenza in NCCU.

Analisi statistica:

L'analisi sarà effettuata utilizzando un software statistico, STATA (Texas, USA). I dati saranno espressi come media±deviazione standard. L'analisi multivariata sarà eseguita sui tempi di vasospasmo e AR anormale, che sarà calcolata come il numero di giorni tra la data della diagnosi di SAH e la data del primo rilevamento di vasospasmo e autoregolazione anormale rispetto alle variabili che possono influenzare la loro insorgenza: età, grado WFNS, grado di Fisher su scansioni TC e procedure di trattamento, emorragia intraventricolare e/o idrocefalo utilizzando la regressione dei rischi proporzionali di Cox. La misura dell'esito sarà l'hazard ratio (HR), che esprime la probabilità di vasospasmo o di autoregolazione anormale per una categoria specifica rispetto al gruppo placebo. Verranno raccolte le variabili associate al trattamento con EPO (ematocriti, conta degli eritrociti, conta dei reticolociti, conta delle piastrine, livelli sierici di ferro e viscosità). Il miglioramento dell'adattamento dovuto a ciascuna variabile sarà testato per la significatività statistica al livello del 5% con il test del rapporto di verosimiglianza. Il test per l'allontanamento da un trend lineare (un grado di libertà) è stato utilizzato per valutare il potenziale trend lineare in alcune variabili categoriali. Verrà inoltre calcolata la media dei risultati giornalieri di ciascun paziente per produrre un database orientato al paziente per soddisfare l'ipotesi di indipendenza per la regressione lineare. Le variazioni giornaliere dei parametri saranno calcolate come la deviazione standard divisa per il valore medio di tutti gli esami in ciascun paziente.

Analisi di potenza:

Le nostre precedenti osservazioni indicano che il vasospasmo e la THRT anormale si verificano rispettivamente nel 64% e nel 90% dei pazienti con SAH. Per dimostrare una riduzione del 50% della durata del vasospasmo o un'autoregolazione anormale con una potenza dell'80% e un livello di significatività del 5%, richiederemo esami da 80 pazienti. Questo numero di pazienti ha anche una probabilità dell'83% di dimostrare una riduzione del 50% dell'incidenza di DID clinico nelle prime 2 settimane successive all'ictus. Lo studio non ha la potenza per mostrare una riduzione degli endpoint clinici, sebbene si cercheranno le tendenze per identificare eventuali effetti avversi.

DETTAGLI DI EVENTUALI DIFFICOLTÀ PREVISTE

1. Reclutamento dei pazienti:

   L'unità di neurochirurgia di Addenbrookes tratta 80 pazienti affetti da SAH aneurisma all'anno. Precedenti studi nella nostra unità hanno mostrato un alto livello di accertamento e siamo stati il ​​maggior contributore all'International Hypothermia for Aneurysm Surgery Trial (IHAST). Non prevediamo difficoltà con il reclutamento.

2. Problemi di sicurezza:

   La sicurezza e l'efficacia dell'uso di alte dosi di epoetina beta per via endovenosa (100.000 UI) per il trattamento dell'ictus acuto umano (entro 8 ore) sono state confermate [Ehrenreich 2002]. Il margine terapeutico dell'EPO è molto ampio. Anche a livelli sierici molto elevati non sono stati osservati effetti avversi [scheda informativa NeoRecormon, Roche].

3. Valutazione dell'AR utilizzando TCD:

Il controllo di qualità per la valutazione della THRT è stato affrontato con vigore, il mancato completamento del test è raro [Ratsep 2002]. L'incidenza di malattia aterosclerotica carotidea significativa che preclude la compressione carotidea sicura è inferiore all'1% [Lam 2000]. Il test è ben tollerato e non conosciamo nessun paziente che abbia chiesto di ritirarsi dall'indagine in studi precedenti a causa di disagio, ecc.

RICERCA FUTURA

I risultati di questo studio di fase II saranno utilizzati per progettare uno studio di esito clinico di fase III utilizzando il meccanismo del gruppo di emorragia intracranica spontanea. Qualsiasi potenziale beneficio può essere estrapolato ad altre condizioni cerebrovascolari in cui si verificano bassi stati di CBF e perdita di autoregolazione (ad es. vasculite cerebrale acuta).