くも膜下出血に対するエリスロポエチン療法

バックグラウンド：

1. くも膜下出血における遅発性虚血障害

   英国では毎年 7,000 人の患者が SAH を患っており、若年成人 (55 歳未満) も同様に罹患しています。 脳血管痙攣および関連する脳虚血は、最初の SAH エピソードを生き延びた患者における遅延罹患率および死亡率の主な原因です。 以前の研究では、特に昏睡状態にある患者では、即時の低脳血流量 (CBF) が SAH を伴うことが明らかになりました。 しかし、よりグレードの高い患者では、CBFの低下はしばしば遅れ、脳血管痙攣を伴う[Knuckey 1985]。 血管痙攣は、SAHの2週間後に一般的に起こるDIDの発症に先行することが多い[Knuckey 1985]。 自動調節は、最も完成された反射メカニズムであり、脳灌流が不十分な場合に一定のCBFを維持しようとして拡張する脳血管の固有の能力を反映しています。 SAHに続いて、自己調節の障害が予後に影響を与える[Lam 2000]。 実際、自己調節の毎日の評価は、臨床的悪化のリスクが高い患者を特定するのに役立つ[Smielewski 1997]。

   自動調節は、経頭蓋ドップラー (TCD) を使用して、ベッドサイドから非侵襲的に便利に測定できます。 中大脳動脈流速 (FV) の直接測定は、DID を予測します。平均FVの上昇(>120cms/秒)およびMCAと頭蓋外内頸動脈(ICA)間のmFV比の増加(Lindegaard比>3)は、脳血管痙攣および有害事象のより高い発生率と関連している[Lindegaard 1988]。 FV と血圧の自然変化との関係 (相関指数 Mx) [Czosnyka 2000] と同様に、時間とともに FV が急速に増加することも予測的です。

   異常な脳血管血行動態のより高度な測定には、一過性充血反応試験 (THRT) [Giller 1991] が含まれます。 これは私たちの部門で日常的に使用されており、異常な THRT と SAH 後の臨床転帰との関係を示しています [Lam 2000]。 THRT は手動の頸動脈圧迫 (図 1) に対する FV の反応を評価し、数分以内に繰り返すことができ、自己調節を評価するための信頼性が高く、すぐにアクセスできる方法を提供します。 同じ患者の日常的な評価に THRT を使用する場合、この検査は自己調節の連続的な変化の貴重なモニターを提供できます。

2. SAH後の自己調節

   SAH後は自己調節が障害されることが多く、臨床グレードが良好な患者であっても[Voldby 1985]. 異常な THRT 反応は、通常、最初の出血後 0 ～ 3 日目の初期 (一次) または 7 ～ 14 日目 (二次) の後半に発生します。 THRTの一次異常は、悪性度の低い患者でより一般的であるが、二次異常は、後に臨床的悪化を伴うDIDの徴候を発症する最初の良性患者でより頻繁に発生する[Ratsep 2002]。 TCD による自己調節の定期的および毎日の評価は、DID のリスクが高い患者を特定するのに役立ちます。 より良いグレードの患者における異常な自己調節応答の進化のこの遅延は、潜在的に有害な影響を相殺するように設計された早期の治療戦略を導入する機会を提供します. 実際、血漿膨張のルーチン使用は、この目的を念頭に置いてすでに採用されている[Origitano 1990]。

3. 治療の機会;なぜ組み換えヒトエリスロポエチンなのか?

最近、神経保護特性を有する内因性脳タンパク質の潜在的な治療的役割に注目が集まっています。 エリスロポエチン (EPO) を使用するこの神経保護アプローチは、潜在的に生存可能な脳組織をアポトーシスから保護することを目的としています [Ehrenreich 2002]。 34 kDa の疎水性シアロ糖タンパク質である EPO は、コミットされた赤血球系前駆細胞の生存、増殖、および分化に関与しています。 胎児の肝臓と成体の腎臓で産生され、低酸素状態で加速される[Lacombe 1999]。 事前に形成された EPO ストレージがないため、EPO 遺伝子転写の制御には、低酸素、低血糖、および発作中に活性化される転写因子である低酸素誘導因子 1 (HIF-1) との複雑な相互作用が関与する [Lacombe 1999]。 .

EPO 受容体 (EPO-R) は、造血受容体ファミリーの他のメンバーと同様に、内因性のチロシンキナーゼ活性を持っていません。 しかし、Jak2 チロシンキナーゼと密接に関連しているため、多くのタンパク質で急速なチロシンリン酸化を誘発する可能性があります [Lacombe 1999]。 低酸素症は EPO-R 発現の増加を誘発し、EPO に対する感受性の増加を引き起こします [Chin 2000]。

EPO と EPO-R はどちらも神経組織に遍在しています [Digicaylioglu 1995]。 大きな血管を除いて、EPO-R はアストロ サイト、ニューロン、および脳毛細血管内皮に豊富に分布しています [Marti 1996、Yamaji 1996、Bernaudin 1999、Brines 2000]。 免疫組織化学は、EPO-R のこれらの分布が血液脳関門 (BBB) の解剖学的位置と一致することを示しています [Brines 2000]。 脳毛細血管内および脳毛細血管周囲の EPO-R のこのような凝縮分布は、少量の EPO で中枢神経系の生理学的機能を媒介するのに十分であることを意味します [Chin 2000]。 アストロサイトとニューロンによる低酸素と貧血に応答した EPO 産生の増加は、腎臓と肝臓で起こるものに対応する [Masuda 1994]。 したがって、低酸素状態の間、EPO は星状細胞からの傍分泌メカニズムと腎臓からの内分泌メカニズムを通じて血管新生因子として脳毛細血管内皮細胞に直接作用する [Digicaylioglu 1995]。

EPO は、ATP の相対的欠乏を特徴とするあらゆる条件下で神経組織を保護します [Brine 2000]。 この神経保護効果は、いくつかのメカニズムによって達成されます。

1. EPO はいくつかの解糖系酵素の発現を誘導することができ、酸素欠乏時の生存に有利な方向にエネルギー代謝をリダイレクトします [Digicaylioglu 1995]。
2. 脳虚血中、N-メチル-D-アスパラギン酸 (NMDA) 受容体を介したグルタミン酸毒性は、ニューロン死の主な原因です [Morishita 1997]。 グルタミン酸の毒性は、一酸化窒素 (NO) によって部分的に媒介されます。 EPO は、血管平滑筋細胞の転写レベルで抗酸化酵素の発現をアップレギュレートし [Kusano 1999]、NO 生成剤からニューロンを保護する可能性があります [Sakanaka 1998]。 さらに、EPO は、グルタミン酸によって誘導される Ca2+ 濃度の上昇と、一酸化窒素 (NO) によって誘導されるアポトーシスを抑制することができます [Morishita 1997]。

EPO は、神経栄養 [Konishi 1993] および血管新生効果 [Yamaji 1996] を提供することが示されており、神経再生の可能性があります [Siren 2001]。 これらの影響は用量依存的であり、神経成長因子 (NGF) とは無関係です [Konoshi Y 1993]。 EPO と EPO-R の分布は、脳虚血/脳梗塞の病理組織学的変化の順序に対応しています。 急性低酸素症 (心停止) では、EPO の強い免疫反応性が血管内皮で見られますが、EPOR はニューロンで強く発現します [Siren 2001]。 脳虚血後、EPO は血管新生とグリア反応において重要な役割を果たします。 EPO 免疫反応性は、内皮、血管内炎症細胞、および周縁部のニューロンに現れます。 また、EPO-R はニューロン、星状細胞、および内皮細胞で発現します [Bernaudin 1999, Siren 2001]。 EPO-R の発現は EPO 合成のアップレギュレーションに先行するため [Bernaudin 1999]、EPO に対する感受性が増加します [Chin 2000]。 対照的に、これらの変化は非虚血性皮質では検出できず [Bernaudin 1999]、ニューロンが危険にさらされている場所で EPO が作用する可能性が増加していることを示しています [Siren 2001]。 内皮細胞をアポトーシスから保護することにより、EPO は脳血流を増加させ、周縁部の微小循環を改善し、血管新生による組織の酸素化を改善し、梗塞体積を大幅に減少させます [Bernaudin 1999, Siren 2001]。 この血管新生は、高地への曝露などの低酸素条件下で、脳が平均微小血管密度を増加させるという発見に対応しています[Lamanna JC 1992]。 古い梗塞では、EPO と EPO-R は反応性星状細胞で強く発現します。 したがって、EPO システムは修復プロセスに参加する可能性があります [Siren 2001]。 脳卒中後の星状細胞による EPO 産生の持続的なアップレギュレーションは、ニューロンがより虚血に耐えられるようにする EPO の供給源を迅速に提供する [Siren 2001]。 これらの内因性神経保護メカニズムは、重度の虚血性傷害が脳の EPO/EPO-R 神経保護能力を使い果たしたり、de novo 合成の潜伏期間が長すぎるため、急性損傷に対処するには不十分です。 EPO の臨床応用は、追加の神経保護を提供するために迅速に投与する必要があります [Brines 2000]。

エポエチン ベータは、組換え DNA 技術を使用して製造された 165 aa の糖タンパク質であり、単離されたヒト EPO と同一のアミノ酸配列を含み、同じ生物活性を持っています。 4 つの糖鎖のパターンがわずかに異なることを除けば、内因性 EPO に似ています。 [Brine 2000] 組換えヒト EPO は、慢性腎不全、HIV 感染、癌、および手術に伴う貧血の治療に広く使用されており、幅広い臨床現場で優れた安全性を記録しています。

4. なぜ 90,000 IU エポエチン ベータなのですか?

ヒトの急性脳卒中 (8 時間以内) を治療するためのエポエチン ベータの安全性と有効性は、高用量の静脈内エポエチン ベータ (3,3000 IU/50 ml/ 1 日 30 分、3 日間、累積投与量 100,000IU) [Ehrenreich 2002]。 この試験では、血圧、ヘマトクリット、ヘモグロビン、赤血球数に関連する変化は見られません[Ehrenreich 2002]。 網状赤血球数のみが、EPO の最終投与後 4 日目に 29.2 ± 10.0% 増加します [Ehrenreich 2002]。 この EPO の全身投与は、CSF レベルの 60 倍から 100 倍の増加にもつながり、血液脳関門 (BBB) の破壊を必要としません [Ehrenreich 2002]。 EPOで治療された患者は、血清S100(反応性星状細胞および脳細胞膜の膜完全性の機能的障害によって分泌される)がより低く、より早く急増し、その後、プラセボよりも早く正常範囲内に戻る[Ehrenreich 2002]。 この血清 S100 の正常レベルへの早期復帰は、全身 EPO 療法によって炎症過程および/または BBB の完全性をより迅速に改善できることを意味します [Ehrenreich 2002]。 脳卒中患者に対する有益な効果は、特に中等度から重度の脳卒中患者に対して、30日間持続します[Ehrenreich 2002]。

内皮 EPO 受容体の活性化により、循環 EPO は脳動脈の炎症経路を併合し、SAH によって誘発される血管痙攣を軽減する可能性があります。 In vivo 研究では、SAH 直後の EPO の全身投与 (腹腔内 1000 単位/kg) が生存と運動機能を改善できることがわかっている [Buemi 2000]。 EPO の全身送達には、脳全体の毛細血管内皮に普遍的に利用できるという利点があります。脳室内注射は高度に局所化されており、臨床環境では実用的ではありません [Brines 2000]。 CSF 中の EPO 濃度は、動脈瘤性 SAH を患っている患者の血清レベルおよび BBB 破壊の程度とは無関係であるため、CSF 中の EPO は、必要に応じて脳によって主に生成されます [Springborg 2003]。 したがって、内皮 EPO-R の早期活性化は潜在的な治療戦略である可能性があり、実際には CSF 中の S100 タンパク質 (脳損傷のマーカー) の減少と脳の自己調節の回復 (少なくとも 48 時間) によって証明されています。組換えヒト EPO の全身投与後 [Springborg 2002]。 したがって、90,000 Iu のエポエチン ベータを使用して、研究対象のこれらの SAH 患者における CBF および自己調節に対する最大の効果を達成します。

回答すべき質問:

私たちは、SAH 患者について次の仮説に取り組みたいと考えています。

1. SAH後のエポエチンベータ（90,000IU）による全身治療は安全です
2. エポエチン ベータによる全身治療は、SAH 後の異常な FV および脳の自己調節の発生率を低下させます。
3. エポエチン ベータによる全身治療は、SAH 後の急性神経学的悪化の発生率を低下させます。主要評価項目がエポエチン ベータ療法で改善される場合、データは、第 III 相臨床転帰研究の設計のための検出力計算を策定するために使用されます。 ただし、試験終了時および退院時に臨床転帰を評価し、EPO 治療後の副作用の徴候を検出します。

無作為化手順:

インフォームド コンセントに続いて、血管造影陽性の動脈瘤性 SAH の患者は、静脈内エポエチン ベータ 30,000IU またはプラセボ (0.9% 生理食塩水) 50ml/30 分、SAH 後の最初の 1 週間に 3 回 (総用量 90,000IU) を受けるように無作為化されます。 各グループの数は40になります。 盲検化のために、Pharmacy Manufacture Unit (PMU) は、生理食塩水 (0.9% NaCl) または生理食塩水で再構成されたエポエチン ベータのいずれかを含む同一のバイアルを準備し、番号を付けます。 バイアルは、PMU だけが知っている各バイアルの内容を使用して、登録時に患者にランダムに割り当てられます。 治験薬は、発作から 72 時間以内にできるだけ早く開始されます。 動脈瘤の約 70% はオープン クリッピングで治療され、残りは血管内コイルで治療されるため、治療方法が汚染要因になるとは考えていませんが、最終的な分析には含まれます。 原因となる動脈瘤の位置、サイズ、および形態は、当施設の転帰に影響を与えるとは考えられていません。

無作為化と試験治療の開始後、各患者の臨床管理は通常どおりになります。 動脈血圧は継続的に監視されます (Finapress、または橈骨動脈ライン経由)。

安全性：

入院時の全血球数、網状赤血球数、血液粘度、凝固プロファイル、血清生化学、血清鉄濃度、およびC反応性タンパク質（CRP）は、臨床ルーチンとしてチェックされます。 EPO には赤血球生成と血小板生成の影響があるが、関連する悪化や有害事象は短期間の治療では観察されていない [Ehrenreich 2002]。 しかし、何らかの異常に直面した場合、治験薬は中止され、安全委員会に通知されます。 安全委員会 (コンサルタントの腎臓専門医である Ken Smith 博士が委員長を務める) は、毎月の間隔で、または懸念が生じた場合は患者ごとに安全性データを確認します。

主要評価項目: 血管痙攣および AR の異常:

SAH発作から2週間、目的のヘッドフレームに取り付けられた2 MHzプローブを使用して、TCD（DWL、ドイツ）で試験患者を毎日検査します。 収縮期、拡張期、および平均 FV は、1 人のユーザー (MT) によって記録されます (trans-temporal)。 血管痙攣は、平均 FV > 120 cm/sec および Lindegaard ratio >3 [Lindegaard 1988] として定義されます。 平均 FV と ABP の自然変化の間の回帰指数 (Mx) が計算されます。 5 秒間の頸動脈圧迫を 2 回行います。 許容可能な THRT の基準には、圧迫開始時の中大脳動脈 FV の急激な減少、圧迫中の安定した TCD 信号、および血圧の不安定性を伴わない FV の最低 30% の減少が含まれます [Smielewski 1997]。 THRT 比 (THRR) は次の式を使用して計算されます: THRR = FVs (充血) / FVs(ベースライン)、FVs は収縮期 FV (図 1) を示します。 THRR は正常 (≥1.10) または障害 (<1.10) に分類され、2 分後に繰り返されます。 2 回のテストの平均値が記録されます。 THRT応答に関する品質問題は、この研究所で広く評価されてきた[Smielewski 1997]。

副次評価項目の測定: DID の発生:

各患者の臨床経過は毎日監視されます。 局所神経障害の発症および/または血管痙攣後のグラスゴー昏睡尺度の2ポイント以上の低下は、DIDのエピソードを定義するために採用される基準となる[Pickard 1989]。 全身感染症や中枢神経系の感染症など、意識に影響を与える可能性のあるその他の要因は、最終的な分析のために記録されます。 臨床転帰は、試験の終了時および退院時に評価されます。 入院期間と NCCU 滞在期間が観察されます。

統計分析：

分析は、統計ソフトウェアＳＴＡＴＡ（米国テキサス州）を使用して行う。 データは平均±標準偏差として表されます。 多変量解析は、血管痙攣および異常なARのタイミングで実行されます。これは、SAHの診断日から血管痙攣および異常な自己調節の最初の検出日までの日数として計算されます。それらの発生: 年齢、WFNS グレード、CT スキャンでのフィッシャーのグレード、および治療手順、脳室内出血および/または水頭症 (Cox 比例ハザード回帰を使用)。 結果の尺度はハザード比 (HR) であり、プラセボ群と比較した特定のカテゴリーの血管痙攣または異常な自己調節の確率を表します。 EPO 治療に関連する変数 (ヘマトクリット、赤血球数、網状赤血球数、血小板数、血清鉄レベル、および粘度) が収集されます。 各変数による適合度の改善は、尤度比検定を使用して 5% レベルで統計的有意性について検定されます。 線形傾向 (自由度 1) からの逸脱の検定を使用して、特定のカテゴリ変数の潜在的な線形傾向を評価しました。 各患者からの毎日の結果も平均化されて、線形回帰の独立性仮定を満たす患者指向のデータベースが作成されます。 パラメータの日々の変動は、各患者のすべての検査の平均値で割った標準偏差として計算されます。

電力分析:

私たちの以前の観察では、血管痙攣と異常な THRT が SAH 患者の 64% と 90% でそれぞれ発生することが示されています。 80% の検出力と 5% の有意水準で血管痙攣または異常な自己調節の期間が 50% 減少したことを実証するには、80 人の患者からの検査が必要です。 この患者数では、発作後の最初の 2 週間で臨床的 DID の発生率が 50% 減少する可能性が 83% あります。 この研究は、臨床エンドポイントの減少を示すほど強力ではありませんが、潜在的な悪影響を特定するために傾向が求められます.

予見できる問題の詳細

1. 患者募集:

   Addenbrookes の Neurosurgical Unit は、年間 80 人の動脈瘤性 SAH 患者を治療しています。 私たちのユニットでの以前の研究は高い確認を示しており、私たちは動脈瘤手術のための国際低体温試験（IHAST）への最大の貢献者でした。 採用に困難は予想されません。

2. 安全性の問題：

   ヒト急性脳卒中の治療（8時間以内）に高用量エポエチンベータ（100,000IU）を静脈内投与することの安全性と有効性が確認されている[Ehrenreich 2002]。 EPO の治療マージンは非常に広いです。 非常に高い血清レベルでも悪影響は観察されていません [NeoRecormon 情報シート、Roche]。

3. TCD を使用した AR の評価:

THRT 評価の品質管理は精力的に取り組まれており、テストを完了できないことはめったにありません [Ratsep 2002]。 安全な頸動脈圧迫を妨げる重大な頸動脈アテローム硬化性疾患の発生率は1%未満である[Lam 2000]。 この試験は忍容性が高く、これまでの研究で不快感などを理由に調査の中止を希望した患者はいなかったことがわかっています。

今後の研究

この第 II 相試験の結果は、自然頭蓋内出血グループ メカニズムを使用した第 III 相臨床転帰試験の設計に使用されます。 潜在的な利点は、低 CBF 状態と自己調節の喪失が発生する他の脳血管状態に外挿される可能性があります (例: 急性脳血管炎）。