Onderzoek naar chloroquine en post-malaria-anemie (CQ-PMA)

Pathogenese van malaria-anemie

Hoewel de pathogenese van malaria-anemie niet volledig wordt begrepen (1), zijn voorgestelde mechanismen onder meer immuun- en niet-immuungemedieerde hemolyse van geparasiteerde en niet-geparasiteerde rode bloedcellen, beenmergdisfunctie en ijzerdelokalisatie (2-4). Plasmodium falciparum-infectie wordt in verband gebracht met veranderingen in de celmembranen van geïnfecteerde en niet-geïnfecteerde erytrocyten die veranderingen in de membraanpermeabiliteit en gevoeligheid voor vroege hemolyse veroorzaken. Het wordt ook in verband gebracht met beenmergdisfunctie, waarschijnlijk als gevolg van door malaria geïnduceerde afwijkingen in erytroïde voorlopercellen, CFU-e en BFU-e (5,6). Jason et al. (17) hebben aangetoond dat malaria bij kinderen een pro-inflammatoire immuunrespons uitoefent en geassocieerd is met het vrijkomen van cytokinen die op verschillende niveaus van de erytropoëtische route werken om bloedarmoede te veroorzaken. Deze cytokines omvatten humane tumornecrosefactor (TNF)(8), interleukine (IL)-12, IL-10, IL-6 en IL-4 (7,9) en interferon-γ (IFN-γ) (9). . Naast de absolute concentraties van de cytokines, kan de balans tussen tegengestelde anti- en pro-inflammatoire reacties de klinische kenmerken van malaria bepalen, waaronder de mate van bloedarmoede (7) b.v. een hoge TNF/IL-10-ratio kan bijdragen aan de reversibele beenmergsuppressie die wordt gezien bij malariapatiënten (10,11). Verschillende onderzoekers hebben de persistentie van een hemoglobinedaling gemeld na een succesvolle behandeling van malaria1 (2). Hoewel het precieze mechanisme voor deze aanhoudende bloedarmoede onduidelijk is, is het waarschijnlijk multifactorieel. Studies uitgevoerd onder Gambiaanse kinderen1 (3), Franse volwassenen (14) en Thaise volwassenen (15) tonen aan dat de cytokineniveaus gedurende één tot vier weken verhoogd blijven na een succesvolle behandeling van malaria; en Camacho et al (12) rapporteerden dat meer dan 80% van de Thaise volwassenen met malaria aanhoudende bloedarmoede had op dag 7, 14 en 21 na een succesvolle behandeling, terwijl 55% nog steeds bloedarmoede had op dag 28. Op dag 28 had 46% van deze proefpersonen hypoproliferatieve erytropoëse, terwijl 7% ineffectieve erytropoëse had (12). Hoewel de studie de mechanismen achter deze bevindingen niet heeft onderzocht, is het waarschijnlijk dat aanhoudende verhoging van inflammatoire cytokines gerapporteerd door eerdere werknemers (13-15) hieraan kan bijdragen. Greenberg en collega's (16) hebben gesuggereerd dat een ongewoon sterke en langdurige Th-1-respons in combinatie met een onvoldoende ontwikkelde Th-2-respons kan bijdragen aan aanhoudende bloedarmoede na het verdwijnen van parasitemie. Andere onderzoekers hebben gemeld dat aanhoudende microscopisch niet-detecteerbare parasitemie na een succesvolle behandeling met een antimalariamiddel in verband werd gebracht met langdurige beenmergsuppressie (17).

Macrofagen en Malaria Bloedarmoede Macrofagen zijn verantwoordelijk voor het verwijderen van senescente rode bloedcellen uit het lichaam. Ze verwerken deze erytrocyten om het heemijzer vrij te maken dat vervolgens naar de perifere weefsels, waaronder het beenmerg, wordt getransporteerd. Het mononucleaire fagocytensysteem speelt twee belangrijke rollen in het ijzermetabolisme (18) - ijzerrecycling uit verouderde erytrocyten en dient als een groot opslagdepot voor overtollig ijzer. Deze macrofageale recycling is verantwoordelijk voor het grootste deel van de 20-24 mg ijzer die dagelijks nodig is voor de hemoglobineproductie. De cytokines die vrijkomen als onderdeel van de reactie van het lichaam op infectie met Plasmodium zorgen ervoor dat de macrofagen zuurstof- en stikstofradicalen afgeven, wat leidt tot oxidatieve schade aan geparasiteerde en niet-geparasiteerde rode bloedcellen, waardoor ze beter uit de bloedsomloop worden verwijderd en bijdragen aan bloedarmoede (19). Bovendien belemmert malaria-geïnduceerde ontsteking de afgifte van ijzer uit het macrofaag-monocytensysteem, waardoor de toevoer van ijzer naar de erytropoëtische weefsels wordt belemmerd. Dit veroorzaakt een aanzienlijke delokalisatie van ijzer in het macrofaag/monocytensysteem, waardoor ijzer niet beschikbaar is voor de mergcellen voor erytropoëse (18). De klinische praktijk van toediening van ijzer voor malaria-anemie is het resultaat van de observatie dat serumijzer vaak laag is bij dergelijke patiënten, zoals aangetoond in verschillende dier- en mensstudies (20,21). Dat de bij malaria waargenomen hypoferremie grotendeels het gevolg kan zijn van ijzervastlegging in de macrofagen wordt ondersteund door meldingen van verlaagde perifere ijzergehalten ondanks normaal of verhoogd beenmergijzer (22,23).

IJzersuppletie versus macrofageale ijzermobilisatie De recente controverse over de routinematige ijzersuppletie van kinderen in malaria-endemische gebieden met een hoge prevalentie van bloedarmoede heeft de behoefte aan alternatieve therapeutische regimes bij kinderen met malaria-geassocieerde bloedarmoede verder benadrukt. Het ontstaan ​​van de 'controverse over ijzersuppletie' kwam voort uit verschillende meldingen van verhoogde morbiditeit en mortaliteit door malaria en andere infecties bij kinderen uit malaria-endemische regio's die werden aangevuld met ijzer. Recent bewijs (beoordeeld door Prentice et al, Position paper for WHO Expert Consultation, Lyon, juni 2006) suggereert dat het risico op nadelige uitkomsten kleiner is bij meer anemische kinderen. Een groeiend aantal bewijzen wijst echter op de slechte grondgedachte voor het geven van ijzersupplementen aan kinderen met milde malaria-anemie. Ten eerste is er tijdens acute malaria een verminderde ijzerabsorptie (Doherty et al. ingediend, AJCN, 2006) en in ieder geval in het begin zal de erytropoëtische ijzertoevoer waarschijnlijk afkomstig zijn van reticulo-endotheliale macrofagen in plaats van ijzersupplementen. Ten tweede is aangetoond dat de hypoferreemie geassocieerd met malaria het gevolg is van ijzerdelokalisatie in plaats van absoluut ijzergebrek, besproken in 18. Ten slotte hebben een aantal studies weinig of geen voordeel gevonden van het geven van ijzersupplementen aan kinderen met malaria-anemie in vergelijking met andere alternatieve regimes (24-27). Hoewel de behandeling van matige tot ernstige malaria-anemie (Hb <80g/L) niet ter discussie staat, blijft de behandeling van milde anemie een raadsel, omdat ijzersuppletie bij deze kinderen, afgezien van een twijfelachtig voordeel, in feite schadelijk zou kunnen zijn. Resultaten van een groot klinisch onderzoek naar routinematige ijzersuppletie bij kinderen in een gebied met zowel ijzertekort als overdracht van malaria in Tanzania toonden aan dat van de 24.076 gerekruteerde kinderen degenen die ijzer en foliumzuur kregen, met of zonder zink, significant meer kans hadden om te overlijden of bijwerkingen ervaren dan kinderen die geen ijzer en foliumzuur kregen (28).

Momenteel zijn er geen duidelijke richtlijnen voor de behandeling van kinderen met milde malaria-anemie. Milde bloedarmoede in malaria-endemische gebieden is waarschijnlijk te wijten aan een of beide malaria en ijzertekort, maar het is moeilijk om de ijzerdelokalisatie van malaria te onderscheiden van ijzertekort. Het is belangrijk om de ijzervoeding van een kind te optimaliseren om een ​​optimale cognitieve ontwikkeling te bevorderen (29); ijzersuppletie van deze groep is echter potentieel gevaarlijk, vandaar de dringende behoefte aan alternatieve beheersstrategieën voor een veel voorkomend klinisch scenario in Afrika. Dergelijke interventies moeten rekening houden met de complexe pathogenese van malaria-anemie, inclusief de mechanismen van ijzerflux en macrofageale ijzerdelokalisatie tijdens Plasmodium falciparum-infectie. Het is waarschijnlijk dat vermindering van door malaria geïnduceerde macrofageale ijzervastlegging en ontsteking het erytropoëtische herstel na malaria zal verbeteren. We veronderstellen dat de ontstekingsremmende, anti-macrofageale ijzerbelasting en anti-malaria-effecten van chloroquine het een nuttig medicijn zouden kunnen maken bij de behandeling van milde bloedarmoede na malaria door de macrofageale ijzersekwestratie te verminderen en het door malaria geïnduceerde ontstekingsproces te onderbreken.

Chloroquine als middel voor het mobiliseren van macrofagen van ijzer Hoewel resistentie de doeltreffendheid ervan bij de preventie en behandeling van malaria heeft verminderd, maken de niet-antimalaria-farmacologische eigenschappen van chloroquine het tot een potentieel bruikbaar therapeutisch middel voor andere aandoeningen. Chloroquine heeft koortswerende en ontstekingsremmende eigenschappen (30-32). Chloroquine oefent een steroïde-sparend effect uit (33) en remt de replicatie van een aantal virussen zoals het HSV-1-virus (34), HIV-1 en verschillende aan AIDS gerelateerde opportunistische micro-organismen (35,36). Door fosfolipase A2 en tumornecrosefactor te remmen, werkt chloroquine als een immunomodulator (37,38); en werkt ook als een lysosoom-stabiliserend middel. Klinisch wordt chloroquine gebruikt als tweedelijns ontstekingsremmer bij chronische aandoeningen zoals reumatoïde artritis (39).

Chloroquine en ijzermetabolisme Hoewel de rol van chloroquine in het ijzermetabolisme nog steeds slecht wordt begrepen, is het waarschijnlijk dat veel van de effecten van chloroquine het gevolg zijn van de interferentie met intracellulair vrij ijzer. Chloroquine, een zwakke base, hoopt zich op in zure intracellulaire compartimenten waardoor de intracellulaire pH toeneemt. Legssyer en collega's hebben aangetoond dat chloroquine de opname van ijzer in de lever (20% reductie), milt (20%) en alveolaire (400%) macrofagen van ratten die in vivo zijn geladen met ijzerdextraan aanzienlijk vermindert40.

Chloroquine en bloedarmoede na malaria Chloroquine (CQ) kan waarschijnlijk drie effecten hebben op verschillende tijdstippen tijdens de erytropoëtische respons op malaria. Ten eerste kan het de acute opname van ijzer in reticulo-endotheliale macrofagen blokkeren tijdens klinische malaria geassocieerd met hemolyse en ijzerdelokalisatie. Ten tweede kan het een ontstekingsremmend effect hebben. Verhoogde serumspiegels van TNF-α, IFN-γ en stikstofmonoxide onderdrukken de erytropoëse via beenmergdepressie, dyserytropoëse en erythrofagocytose. Aanhoudende ontsteking na een malaria-gebeurtenis kan bijdragen aan het langzaam oplossen van bloedarmoede (13-15) en het ontstekingsremmende effect van chloroquine zou een nuttige aanvullende therapie kunnen zijn om te blijven gebruiken na het aanvankelijke antimalaria-effect. Ten slotte zal chloroquine een aanhoudend direct antimalaria-effect hebben om zowel microscopisch niet-detecteerbare persistente infectie te verhelpen en verdere episodes te voorkomen totdat hematologisch herstel is geoptimaliseerd.

De anti-anemische effecten van chloroquine zijn gemeld in een aantal klinische onderzoeken. Salihu en collega's41 rapporteerden een significant anti-anemie-effect van chloroquine dat wekelijks aan zwangere vrouwen in Kameroen werd gegeven in vergelijking met vrouwen die geen profylaxe kregen, zelfs na controle voor mogelijke confounders. Andere onderzoeken onder zwangere vrouwen in Kameroen (42), Burkina Faso (42), Oeganda (43) en Thailand (44) lieten allemaal een significant voordeel zien van wekelijkse chloroquine op het hemoglobinegehalte van de moeder in vergelijking met controles. Hoewel deze onderzoeken bij zwangere vrouwen zijn uitgevoerd, is het waarschijnlijk dat soortgelijke voordelen bij kinderen optreden.

Doel van het onderzoek en te testen hypothese Bij het onderzoeken van het effect van chloroquine op bloedarmoede na malaria, veronderstellen we dat CQ na malaria het erytropoëtische herstel verbetert na standaard malariabehandeling. We veronderstellen verder dat CQ na malaria het erytropoëtisch herstel verbetert na co-artemether-behandeling, door een ander mechanisme dan het anti-malaria-effect bij het beheersen van resterende parasitemie. Om deze hypothesen te testen, zijn we van plan om kinderen (van 12 maanden tot 6 jaar) met acute malaria te randomiseren om ofwel standaard antimalariabehandeling (chloroquine plus sulfadoxine/pyrimethamine) ofwel artemisinine combinatietherapie te krijgen. Drie dagen na het begin van de antimalariabehandeling worden de kinderen in elk van de twee armen, van wie de parasieten zijn verwijderd, gerandomiseerd om wekelijks chloroquine of wekelijks placebo te krijgen. Door de curve van hemoglobineverandering tussen dag 3 en dag 30 in de placebo-armen van de twee groepen te vergelijken, zullen we het effect van chloroquine vs. ACT-behandeling op macrofageale ijzeropname en -afgifte bij acute klinische malaria testen. Door de hemoglobineverandering tussen dag 3 en dag 90 tussen de wekelijkse chloroquine-armen en de wekelijkse placebo-armen te vergelijken, zullen we de ontstekingsremmende en antimalaria-effecten op langere termijn van wekelijkse chloroquine-profylaxe testen. Naast het primaire eindpunt (hemoglobineverandering), zijn we van plan om mogelijke werkingsmechanismen te beoordelen door de klaring van parasieten te bepalen door middel van PCR-detectie, perifere cytokineproductie (& markers van ontsteking) en indicatoren van monocyt-ijzerbelasting en ijzerflux.

**Aanvullende informatie: in de loop van het onderzoek heeft de Gambiaanse regering het antimalariamedicijnbeleid gewijzigd, waardoor artemisinine de eerstelijns antimalariamiddel is en het gebruik van chloroquine wordt stopgezet. We waren daarom genoodzaakt het protocol te wijzigen om de initiële chloroquine-behandeling te verwijderen.