Erytropoëtinetherapie voor subarachnoïdale bloeding

ACHTERGROND:

1. Vertraagde ischemietekorten bij subarachnoïdale bloeding

   Zevenduizend patiënten lijden elk jaar aan SAH in het VK, waarbij jonge volwassenen (<55 jaar) even vaak worden getroffen. Cerebraal vasospasme en gerelateerde cerebrale ischemie zijn de belangrijkste oorzaken van vertraagde morbiditeit en mortaliteit bij patiënten die de initiële SAB-episode overleven. Eerdere studies hebben aangetoond dat een onmiddellijke lage cerebrale bloedstroom (CBF) gepaard gaat met SAH, vooral bij mensen in coma. Bij patiënten met een hogere graad wordt de lage CBF echter vaak vertraagd en geassocieerd met cerebrale vasospasme [Knuckey 1985]. Vasospasme gaat vaak vooraf aan het ontstaan ​​van DIS, wat vaak voorkomt in de 2e week na SAH [Knuckey 1985]. Autoregulatie is het meest succesvolle reflexmechanisme en weerspiegelt het intrinsieke vermogen van de cerebrale vaten om te verwijden in een poging om een ​​constante CBF te behouden ondanks een slechte cerebrale perfusie. Na SAH beïnvloedt stoornis van de autoregulatie de prognose [Lam 2000]. Inderdaad, dagelijkse beoordeling van autoregulatie kan helpen bij het identificeren van patiënten met een hoog risico op klinische achteruitgang [Smielewski 1997].

   Autoregulatie kan gemakkelijk non-invasief vanaf het bed worden gemeten met behulp van transcraniële Doppler (TCD). Directe metingen van de stroomsnelheden van de middelste cerebrale arterie (FV) zijn voorspellend voor DIS; verhoogde gemiddelde FV (>120 cm/sec) en verhoogde verhouding van mFV tussen MCA en extracraniale interne halsslagader (ICA) (Lindegaard-ratio >3) wordt geassocieerd met cerebrale vasospasme en hogere incidentie van bijwerkingen [Lindegaard 1988]. De snelle toename van FV met de tijd is ook voorspellend, evenals de relatie tussen FV en spontane veranderingen in bloeddruk (correlatie-index Mx) [Czosnyka 2000].

   Een meer verfijnde maatstaf voor abnormale cerebrovasculaire hemodynamiek is de transiënte hyperemische responstest (THRT) [Giller 1991]. Dit wordt routinematig gebruikt op onze afdeling waar we een verband hebben aangetoond tussen een abnormale THRT en de klinische uitkomst na SAH [Lam 2000]. De THRT beoordeelt de FV-respons op een handmatige compressie van de halsslagader (afbeelding 1) en kan binnen enkele minuten worden herhaald, wat een betrouwbare en gemakkelijk toegankelijke methode vormt voor het beoordelen van autoregulatie. Wanneer THRT wordt gebruikt voor dagelijkse beoordelingen voor dezelfde patiënt, kan deze test een waardevolle monitor zijn van opeenvolgende veranderingen in autoregulatie.

2. Autoregulatie na SAH

   Autoregulatie is vaak verstoord na SAB, zelfs bij patiënten met een goede klinische graad [Voldby 1985]. Een abnormale THRT-respons ontwikkelt zich meestal ofwel vroeg tijdens dag 0 tot 3 (primair), of laat rond dag 7 tot 14 (secundair) na de eerste bloeding. Primaire afwijkingen bij THRT komen veel vaker voor bij patiënten met een slechte graad, terwijl secundaire afwijkingen vaker voorkomen bij patiënten met een aanvankelijk goede graad die later tekenen van DIS ontwikkelen met klinische verslechtering [Ratsep 2002]. Routinematige en dagelijkse beoordeling van autoregulatie met TCD helpt patiënten te identificeren met een hoger risico op DIS. Deze vertraging in de evolutie van een abnormale autoregulatierespons bij patiënten met een hogere graad biedt een kans om vroege therapeutische strategieën te introduceren die zijn ontworpen om de mogelijk schadelijke effecten te compenseren. Het routinematige gebruik van plasma-expansie wordt al toegepast met dit doel voor ogen [Origitano 1990].

3. Therapeutische mogelijkheid; waarom recombinant humaan erytropoëtine?

Onlangs is de aandacht gericht op mogelijke therapeutische rollen voor endogene herseneiwitten met neuroprotectieve eigenschappen. Deze neuroprotectieve benadering van het gebruik van erytropoëtine (EPO) is gericht op het beschermen van potentieel levensvatbaar hersenweefsel tegen apoptose [Ehrenreich 2002]. EPO, een hydrofoob sialoglycoproteïne van 34 kDa, is verantwoordelijk voor de overleving, proliferatie en differentiatie van toegewijde erytroïde voorlopercellen. Het wordt geproduceerd door de foetale lever en volwassen nier, die wordt versneld tijdens hypoxie [Lacombe 1999]. Omdat er geen voorgevormde EPO-opslag is, omvat de controle van EPO-gentranscriptie daarom complexe interacties met hypoxie-induceerbare factor 1 (HIF-1), een transcriptiefactor die wordt geactiveerd tijdens hypoxie, hypoglykemie en epileptische aanvallen [Lacombe 1999]. .

EPO-receptor (EPO-R) heeft, net als andere leden van de hematopoëtische receptorfamilie, geen endogene tyrosinekinase-activiteit. De nauwe associatie ervan met Jak2-tyrosinekinase kan echter een snelle tyrosinefosforylering op een aantal eiwitten induceren [Lacombe 1999]. Hypoxie kan een verhoogde EPO-R-expressie induceren, wat op zijn beurt een verhoogde gevoeligheid voor EPO veroorzaakt [Chin 2000].

Zowel EPO als EPO-R zijn alomtegenwoordig verspreid in neurale weefsels [Digicaylioglu 1995]. Behalve in grotere vaten is EPO-R overvloedig verspreid in astrocyten, neuronen en cerebrale capillaire endothelia [Marti 1996, Yamaji 1996, Bernaudin 1999, Brines 2000]. Immunohistochemie laat zien dat deze verdelingen van EPO-R consistent zijn met de anatomische locatie van de bloed-hersenbarrière (BBB) ​​[Brines 2000]. Een dergelijke gecondenseerde verdeling van EPO-R in en rond de hersencapillairen houdt in dat een kleine hoeveelheid EPO voldoende is om de fysiologische functie in het centrale zenuwstelsel te mediëren [Chin 2000]. De verhoogde productie van EPO als reactie op hypoxie en bloedarmoede door astrocyten en neuronen komt overeen met die in nier en lever [Masuda 1994]. Tijdens hypoxie werkt EPO dus rechtstreeks op cerebrale capillaire endotheelcellen als een angiogene factor via een paracrien mechanisme van de astrocyten en een endocrien mechanisme van de nier [Digicaylioglu 1995].

EPO beschermt zenuwweefsel onder alle omstandigheden die worden gekenmerkt door een relatief tekort aan ATP [Brine 2000]. Dit neuroprotectieve effect wordt bereikt door verschillende mechanismen.

1. EPO kan de expressie van verschillende glycolytische enzymen induceren, die het energiemetabolisme ombuigen in de richting van overleving tijdens zuurstofgebrek [Digicaylioglu 1995].
2. Tijdens cerebrale ischemie is de N-methyl-D-aspartaat (NMDA)-receptor-gemedieerde glutamaattoxiciteit de belangrijkste oorzaak van neuronsterfte [Morishita 1997]. Glutamaattoxiciteit wordt gedeeltelijk gemedieerd door stikstofmonoxide (NO). EPO reguleert de expressie van antioxidante enzymen op transcriptioneel niveau in vasculaire gladde spiercellen [Kusano 1999], en kan mogelijk neuronen beschermen tegen NO-genererende stoffen [Sakanaka 1998]. Bovendien kan EPO de door glutamaat geïnduceerde verhoging van de Ca2+-concentratie en de door stikstofmonoxide (NO) geïnduceerde apoptose onderdrukken [Morishita 1997].

Van EPO is aangetoond dat het neurotrofe [Konishi 1993] en angiogene effecten heeft [Yamaji 1996], en het heeft het potentieel voor neurale regeneratie [Siren 2001]. Deze effecten zijn dosisafhankelijk en niet gerelateerd aan de zenuwgroeifactor (NGF) [Konoshi Y 1993]. De verdelingen van EPO en EPO-R komen overeen met de volgorde van histopathologische veranderingen van cerebrale ischemie/infarct. Bij acute hypoxie (hartstilstand) is sterke immunoreactiviteit van EPO te vinden in vasculair endotheel, terwijl EPOR sterk tot expressie komt in neuronen [Siren 2001]. Na cerebrale ischemie speelt EPO een belangrijke rol bij angiogenese en gliale reactie. EPO-immunoreactiviteit verschijnt in het endotheel, intravasculaire ontstekingscellen en neuronen van de halfschaduw. Ook EPO-R komt tot expressie in neuronen, astrocyten en endotheelcellen [Bernaudin 1999, Siren 2001]. Omdat de expressie van EPO-R voorafgaat aan de opregulatie van de EPO-synthese [Bernaudin 1999], neemt de gevoeligheid voor EPO toe [Chin 2000]. Deze veranderingen zijn daarentegen niet detecteerbaar in de niet-ischemische cortex [Bernaudin 1999], wat wijst op een verhoogd potentieel voor EPO om te werken waar neuronen gevaar lopen [Siren 2001]. Door endotheelcellen te beschermen tegen apoptose, kan EPO de cerebrale bloedstroom verhogen, de microcirculatie van de penumbra verbeteren en de weefseloxygenatie door angiogenese verbeteren, waardoor het infarctvolume aanzienlijk wordt verminderd [Bernaudin 1999, Siren 2001]. Deze angiogenese komt overeen met de bevinding dat onder hypoxische omstandigheden, zoals blootstelling aan grote hoogten, de hersenen de gemiddelde microvasculaire dichtheid verhogen [Lamanna JC 1992]. Bij oude infarcten komen EPO en EPO-R sterk tot expressie in reactieve astrocyten. Het EPO-systeem kan dus deelnemen aan het herstelproces [Siren 2001]. De aanhoudende opwaartse regulatie van EPO-productie door astrocyten na een beroerte zorgt ook voor snel beschikbare bronnen van EPO om ervoor te zorgen dat neuronen ischemie beter verdragen [Siren 2001]. Deze endogene neuroprotectieve mechanismen zijn onvoldoende om acute verwondingen het hoofd te bieden, aangezien ernstige ischemische beschadiging het EPO/EPO-R neuroprotectieve vermogen van de hersenen kan uitputten of de latentie van de novo synthese te lang is. Klinische toepassing van EPO moet snel worden toegediend om extra neuroprotectie te bieden [Brines 2000].

Epoetin beta is een 165-aa-glycoproteïne dat wordt vervaardigd met behulp van recombinant-DNA-technologie, dat de identieke aminozuursequentie van geïsoleerd menselijk EPO bevat en dezelfde biologische activiteit bezit. Het is vergelijkbaar met het endogene EPO, met uitzondering van kleine verschillen in het patroon van 4 koolhydraatketens. [Brine 2000] Het recombinante humane EPO is op grote schaal gebruikt voor de behandeling van bloedarmoede geassocieerd met chronische nierinsufficiëntie, HIV-infectie, kanker en chirurgie, en heeft een uitstekende staat van dienst op het gebied van veiligheid in de brede klinische praktijk.

4. Waarom 90.000 IE epoëtine beta?

De veiligheid en werkzaamheid van epoëtine bèta voor de behandeling van acute beroerte (binnen 8 uur) bij mensen zijn bevestigd in een dubbelblinde, gerandomiseerde, placebogecontroleerde klinische studie, waarbij gebruik wordt gemaakt van hoge doses intraveneus epoëtine bèta (33000 IE/50 ml/ml). 30 min/dag, drie dagen, met een cumulatieve dosis van 100.000 IE) [Ehrenreich 2002]. In deze studie worden geen geassocieerde veranderingen in bloeddruk, hematocriet, hemoglobine en aantal rode bloedcellen gevonden [Ehrenreich 2002]. Alleen het aantal reticulocyten stijgt met 29,2 ±10,0% op de 4e dag na de laatste dosis EPO [Ehrenreich 2002]. Deze systemische toediening van EPO heeft ook geleid tot een 60- tot 100-voudige toename van CSF-spiegels en vereist geen doorbraak van de bloed-hersenbarrière (BBB) ​​[Ehrenreich 2002]. Patiënten die met EPO worden behandeld, hebben een lagere en eerdere stijging van serum S100 (uitgescheiden door reactieve astrocyten en functionele stoornissen van de membraanintegriteit van hersencelmembraan) en keren daarna sneller terug binnen de normale grenzen dan de placebo [Ehrenreich 2002]. Deze eerdere terugkeer van serum S100 naar het normale niveau impliceert dat de ontstekingsprocessen en/of de integriteit van de BBB sneller kunnen worden verbeterd door systemische EPO-therapie [Ehrenreich 2002]. De gunstige effecten op patiënten met een beroerte houden gedurende 30 dagen aan, vooral bij mensen met matige tot ernstige beroertes [Ehrenreich 2002].

Door activering van endotheliale EPO-receptoren kan het circulerende EPO ontstekingsroutes in cerebrale arteriën veroorzaken en vasospasme geïnduceerd door SAH verminderen. In vivo studies hebben aangetoond dat systemische toediening van EPO (i.p. 1000 eenheden/kg) direct na SAB de overleving en motorische functies kan verbeteren [Buemi 2000]. De systemische afgifte van EPO heeft het voordeel dat het universeel beschikbaar is voor het capillaire endotheel in de hele hersenen, in tegenstelling tot intraventriculaire injectie, die sterk gelokaliseerd is en niet praktisch in klinische omgevingen [Brines 2000]. Omdat de concentratie van EPO in CSF onafhankelijk is van de serumspiegel en de mate van BBB-verstoring bij patiënten die lijden aan aneurysmale SAB, wordt het EPO in CSF voornamelijk geproduceerd door de hersenen om aan de behoefte te voldoen [Springborg 2003]. Daarom kan een vroege activering van endotheliaal EPO-R een potentiële therapeutische strategie zijn, die in feite is bewezen door een vermindering van S100-eiwit in CSF (een marker van hersenbeschadiging) en herstel van cerebrale autoregulatie (gedurende ten minste 48 uur). na systemische toediening van recombinant humaan EPO [Springborg 2002]. Daarom zal 90.000 Iu epoëtine bèta worden gebruikt om de maximale effecten op CBF en autoregulatie te bereiken bij deze te bestuderen SAB-patiënten.

TE BEANTWOORDEN VRAGEN:

We willen de volgende hypothesen voor SAH-patiënten behandelen:

1. Systemische behandeling met epoëtine bèta (90.000 IE) is veilig na SAH
2. Systemische behandeling met epoëtine beta vermindert de incidentie van abnormale FV en cerebrale autoregulatie na SAB.
3. Systemische behandeling met epoëtine beta vermindert de incidentie van acute neurologische verslechtering na SAB. Als de primaire eindpunten worden verbeterd met epoëtine beta-therapie, zullen de gegevens worden gebruikt om de powerberekening te formuleren voor het opzetten van een fase III klinische uitkomststudie. We zullen echter de klinische uitkomst beoordelen aan het einde van de studie en bij ontslag om eventuele indicaties van nadelige effecten na EPO-therapie te detecteren.

Randomisatieprocedure:

Na geïnformeerde toestemming zullen patiënten met angiografie-positieve aneurysmatische SAB gerandomiseerd worden om ofwel intraveneus epoëtine bèta 30.000 IE of placebo (0,9% zoutoplossing) 50 ml/30 min te ontvangen, driemaal in de eerste week na SAH (totale dosis 90.000 IE). Het aantal in elke groep is 40. Voor blindering zal de Pharmacy Manufacture Unit (PMU) identieke injectieflacons bereiden en nummeren die zoutoplossing (0,9% NaCl) of epoëtine beta gereconstitueerd in zoutoplossing bevatten. De injectieflacons worden willekeurig toegewezen aan patiënten bij inschrijving, waarbij de inhoud van elke injectieflacon alleen bekend is bij de PMU. De proefmedicatie wordt zo snel mogelijk gestart binnen 72 uur na de ictus. Aangezien ongeveer 70% van de aneurysma's wordt behandeld met open clipping en de rest met endovasculaire spiralen, beschouwen we de behandelmethode niet als een contaminerende factor, maar wordt deze wel meegenomen in de uiteindelijke analyse. Aangenomen wordt dat locatie, grootte en morfologie van het aneurysma dat de oorzaak is, geen invloed heeft op de uitkomst in onze instelling.

Na randomisatie en start van de proeftherapie zal de klinische behandeling van elke patiënt routinematig zijn. Arteriële bloeddruk zal continu worden gecontroleerd (Finapress, of via radiale arteriële lijn).

Veiligheid:

Het volledige aantal bloedcellen, het aantal reticulocyten, de viscositeit van het bloed, het stollingsprofiel, de serumbiochemie, de serumijzerspiegels en C-reactief proteïne (CRP) op het moment van opname zullen als klinische routine worden gecontroleerd. Hoewel EPO erytropoëse- en trombopoëse-effecten heeft, zijn bij kortdurende behandeling geen bijbehorende verslechtering of bijwerkingen waargenomen [Ehrenreich 2002]. Bij eventuele afwijkingen wordt het proefgeneesmiddel echter stopgezet en wordt de veiligheidscommissie geïnformeerd. Een veiligheidscommissie (voorgezeten door dr. Ken Smith, nefroloog-consultant) zal de veiligheidsgegevens met maandelijkse tussenpozen of, als er zorgen ontstaan, per patiënt beoordelen.

Primaire uitkomstmaten: Vasospasme en afwijkingen in AR:

Proefpatiënten zullen gedurende twee weken sinds SAH ictus dagelijks worden onderzocht met TCD (DWL, Duitsland) met behulp van een 2-MHz-sonde die op een speciaal hoofdframe is gemonteerd. De systolische, diastolische en gemiddelde FV worden geregistreerd (transtemporeel) door een enkele gebruiker (MT). Vasospasme wordt gedefinieerd als gemiddelde FV > 120 cm/sec en Lindegaard ratio >3 [Lindegaard 1988]. De regressie-index (Mx) tussen gemiddelde FV en spontane veranderingen in ABP wordt berekend. Er worden twee halsslagadercompressies van 5 seconden uitgevoerd. De criteria voor een acceptabele THRT omvatten een plotselinge afname van de FV van de arteria cerebri media bij het begin van de compressie, een stabiel TCD-signaal tijdens de compressie en een afname van de FV van minimaal 30% zonder instabiliteit van de bloeddruk [Smielewski 1997]. De THRT-ratio (THRR) wordt berekend met de formule: THRR = FVs (hyperemie) / FVs(baseline), waarbij FVs staat voor systolische FV (Afbeelding 1). THRR wordt geclassificeerd als normaal (≥l.10) of gestoord (<1.10) en wordt 2 minuten later herhaald. De gemiddelde waarde van de twee tests wordt geregistreerd. Kwaliteitsproblemen met betrekking tot de THRT-respons zijn uitgebreid geëvalueerd in dit laboratorium [Smielewski 1997].

Secundaire eindpuntmetingen: Ontwikkeling van DID:

De klinische voortgang van elke patiënt wordt dagelijks gevolgd. De ontwikkeling van een focale neurologische uitval en/of een daling van de Glasgow Coma Scale met 2 punten of meer als gevolg van vasospasme zullen de criteria zijn om een ​​episode van DIS te definiëren [Pickard 1989]. Andere factoren die het bewustzijn kunnen beïnvloeden, waaronder systemische infectie en infectie van het centrale zenuwstelsel, zullen worden geregistreerd voor definitieve analyse. Klinische resultaten zullen worden beoordeeld aan het einde van het onderzoek en op het moment van ontslag. De duur van ziekenhuisopname en NCCU-verblijf zal worden nageleefd.

Statistische analyse:

De analyse zal worden uitgevoerd met behulp van statistische software, STATA (Texas, VS). Gegevens worden uitgedrukt als gemiddelde ± standaarddeviatie. De multivariate analyse zal worden uitgevoerd op de timing van vasospasme en abnormale AR, die zal worden berekend als het aantal dagen tussen de datum van diagnose van SAB en de datum van de eerste detectie van vasospasme en abnormale autoregulatie met betrekking tot variabelen die waarschijnlijk van invloed zijn op hun optreden: leeftijd, WFNS-graad, Fisher's graad op CT-scans en behandelingsprocedures, intraventriculaire bloeding en/of hydrocephalus met behulp van de Cox Proportional Hazards-regressie. De uitkomstmaat is de hazards ratio (HR), die de kans op vasospasme of abnormale autoregulatie uitdrukt voor een specifieke categorie ten opzichte van de placebogroep. Variabelen geassocieerd met EPO-behandeling (hematocrietwaarden, erytrocytentellingen, reticulocytentellingen, trombocytentellingen, serumijzergehalten en viscositeit) zullen worden verzameld. De verbetering in fit als gevolg van elke variabele zal worden getest op statistische significantie op het 5%-niveau met de waarschijnlijkheidsratio-test. De test voor het afwijken van een lineaire trend (één vrijheidsgraad) werd gebruikt om de mogelijke lineaire trend in bepaalde categorische variabelen te beoordelen. Dagelijkse resultaten van elke patiënt zullen ook worden gemiddeld om een ​​patiëntgerichte database te produceren om te voldoen aan de onafhankelijkheidsveronderstelling voor lineaire regressie. De dagelijkse variaties in parameters worden berekend als de standaarddeviatie gedeeld door de gemiddelde waarde van alle onderzoeken bij elke patiënt.

Vermogensanalyse:

Onze eerdere waarnemingen geven aan dat vasospasme en abnormale THRT voorkomen bij respectievelijk 64% en 90% van de patiënten. Om een ​​vermindering van 50% van de duur van vasospasme of abnormale autoregulatie met een power van 80% en een significantieniveau van 5% aan te tonen, hebben we onderzoeken nodig van 80 patiënten. Dit aantal patiënten heeft ook een kans van 83% om de incidentie van klinische DIS met 50% te verminderen in de eerste 2 weken na de ictus. De studie heeft geen power om een ​​verlaging van de klinische eindpunten aan te tonen, hoewel er naar trends zal worden gezocht om mogelijke nadelige effecten te identificeren.

DETAILS VAN EVENTUELE MOEILIJKHEDEN DIE KUNNEN WORDEN VOORZIEN

1. Patiëntenwerving:

   De neurochirurgische afdeling van Addenbrookes behandelt jaarlijks 80 aneurysmale SAB-patiënten. Eerdere onderzoeken in onze afdeling hebben een hoge mate van zekerheid aangetoond en we leverden de grootste bijdrage aan de International Hypothermia for Aneurysm Surgery Trial (IHAST). We voorzien geen problemen bij de aanwerving.

2. Veiligheid problemen:

   De veiligheid en werkzaamheid van het gebruik van hoge doses intraveneus epoëtine bèta (100.000 IE) voor de behandeling van een acute beroerte bij de mens (binnen 8 uur) zijn bevestigd [Ehrenreich 2002]. De therapeutische marge van EPO is erg breed. Zelfs bij zeer hoge serumspiegels zijn geen nadelige effecten waargenomen [Informatieblad NeoRecormon, Roche].

3. Beoordeling van AR met behulp van TCD:

Kwaliteitscontrole voor THRT-beoordeling is krachtig aangepakt, het niet voltooien van de test is zeldzaam [Ratsep 2002]. De incidentie van significante atherosclerotische ziekte van de halsslagader die een veilige compressie van de halsslagader onmogelijk maakt, is minder dan 1% [Lam 2000]. De test wordt goed verdragen en we kennen geen enkele patiënt die in eerdere onderzoeken heeft verzocht zich terug te trekken uit het onderzoek vanwege ongemak enz.

TOEKOMSTIG ONDERZOEK

De resultaten van deze fase II-studie zullen worden gebruikt om een ​​fase III-studie met klinische resultaten op te zetten waarbij gebruik wordt gemaakt van het Spontaneous Intracranial Hemorrhage Group-mechanisme. Eventuele voordelen kunnen worden geëxtrapoleerd naar andere cerebrovasculaire aandoeningen waarbij lage CBF-toestanden en verlies van autoregulatie optreden (bijv. acute cerebrale vasculitis).