Ontstekingsremmende pulmonale therapie van patiënten met cystische fibrose (CF) met amitriptyline en placebo (APA-IIb)

Cystic fibrosis (CF), de meest voorkomende autosomaal recessieve aandoening, althans in westerse landen, wordt veroorzaakt door mutaties van het cystic fibrosis transmembranous conductance regulator molecule (CFTR) en treft ongeveer 40.000 patiënten in Europa. De meeste, zo niet alle, CF-patiënten ontwikkelen een chronische longinfectie met Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). Op dit moment is niet bekend waarom CF-patiënten zeer gevoelig zijn voor P. aeruginosa-infecties en, belangrijker nog, er is geen curatieve behandeling voor cystic fibrosis beschikbaar.

Onze studies leverden een nieuw pathofysiologisch concept op voor cystische fibrose. De onderzoekers toonden aan dat ceramide een cruciale rol speelt bij de ontwikkeling van cystic fibrosis en de hoge gevoeligheid van Cftr-deficiënte muizen voor infectie met P. aeruginosa (1,2). Met behulp van biochemische technieken, fluorescentiemicroscopie en massaspectrometrie ontdekten de onderzoekers dat ceramide zich ophoopt in de longen van verschillende Cftr-deficiënte muizenstammen voordat er enige infectie optreedt, met name in de epitheelcellen van grote en kleine bronchiën en in alveolaire macrofagen. De accumulatie van ceramide in Cftr-deficiënte epitheelcellen kan worden gemedieerd door een verhoging van de pH van 4,5 tot 6,0 in secretoire lysosomen en pre-lysosomen van Cftr-deficiënte cellen. De verandering in pH resulteert in een vermindering van ongeveer 90% van de activiteit van zure ceramidase die ceramide verbruikt, en een vermindering van slechts 35% van de activiteit van zure sfingomyelinase die ceramide afgeeft. Een onevenwichtigheid in de activiteit van deze twee enzymen, waardoor een relatieve overactiviteit van zure sfingomyelinase ceramide produceert, kan dan resulteren in een ophoping van ceramide. Gedeeltelijke remming van zure sfingomyelinase, genetisch of farmacologisch, brengt de ceramideconcentraties terug tot bijna normale niveaus in de longen van Cftr-deficiënte muizen. Genetische remming van zure sfingomyelinase werd bereikt door Cftr-deficiënte muizen te kruisen met zure sfingomyelinase-deficiënte muizen om muizen te creëren die deficiënt waren in Cftr en heterozygoot voor zure sfingomyelinase (Cftr-/-/Smpd1+/- muizen). De activiteit van zure sfingomyelinase in de longen van deze muizen was ongeveer 50% lager dan in de longen van wildtype muizen. Farmacologische remming van zure sfingomyelinase werd bereikt door Cftr-deficiënte muizen te behandelen met de functionele zure sfingomyelinaseremmer amitriptyline (1,2). Verhoogde concentraties van ceramide in de bronchiale epitheelcellen van Cftr-deficiënte muizen veroorzaakten de dood van deze cellen, de afzetting van DNA in de bronchiën, chronische longontsteking en een hoge gevoeligheid van Cftr-deficiënte muizen voor longinfecties met P. aeruginosa. Normalisatie van ceramideconcentraties door genetische middelen normaliseerde deze veranderingen en farmacologische remming van zure sfingomyelinase verhinderde deze veranderingen. Ceramide-accumulatie werd ook waargenomen in neusepitheelcellen met trilhaartjes, macrofagen en longtransplantatiemateriaal van CF-patiënten (1-4). Deze bevinding suggereert dat de resultaten van onze muizenstudies ook van toepassing zijn op mensen met cystische fibrose. Vervolgens pasten de onderzoekers een panel van functionele remmers van zure sfingomyelinase toe en behandelden Cftr-deficiënte muizen door inademing van amitriptyline, trimipramine, desipramine, chloorprothixeen, fluoxetine, amlodipine of sertraline, die allemaal functionele remmers zijn van zure sfingomyelinase. Deze inhalatie verminderde de activiteit van zure sfingomyelinase specifiek in de longen en normaliseerde pulmonale ceramideconcentraties, ontsteking en vatbaarheid voor infectie (2). Recente bevindingen van C. Ward en medewerkers bevestigden de accumulatie van ceramide in longspecimens van CF-patiënten (5).

Klinische gegevens:

1. Pilotstudie - Gebaseerd op de amitriptyline-gemedieerde bescherming van Cftr-deficiënte muizen, startten de onderzoekers een kleine klinische cross-over studie met 4 patiënten met cystische fibrose die werden behandeld met respectievelijk amitriptyline of placebo. De resultaten toonden een klinisch relevante toename van de longfunctie (bepaald als FEV1) bij alle patiënten met cystische fibrose na behandeling met amitriptyline gedurende 2 weken.
2. Fase IIa - De positieve gegevens van de pilootstudie moedigden ons aan om een ​​Fase IIa cross-over studie bij 18 patiënten te starten en een gunstig effect van amitriptyline op cystische fibrose in een grotere patiëntenpopulatie te onderzoeken om de veiligheid te bewijzen, biochemisch de werkingsmechanismen te bewijzen, en voor het bepalen van de dosering van amitriptyline (25 mg/dag, 50 mg/dag, 75 mg/dag). Amitriptyline werd goed verdragen door de patiëntengroep en er werden geen SAE's geregistreerd aan het einde van de 28-daagse kuur. Van de 80 bijwerkingen waren er 35 gerelateerd of mogelijk gerelateerd aan de medicatie. Twee bekende bijwerkingen van amitriptyline, d.w.z. xerostomie en vermoeidheid, waren significant verschillend tussen placebo en de drie amitriptyline-behandelingsgroepen, maar waren meestal van voorbijgaande aard. FEV1 werd geanalyseerd in de per-protocolanalyse in 13, 7, 8 en 8 beschikbare patiëntcycli, die respectievelijk placebo, 25 mg, 50 mg of 75 mg amitriptyline/dag hadden gekregen. Na 14 dagen behandeling was het primaire eindpunt FEV1 significant verbeterd in de 25 mg/dag amitriptylinegroep ten opzichte van placebo (FEV1: +5,0% vergeleken met de placebogroep; p = 0,048). Er werd geen significante verandering van de longfunctie waargenomen wanneer patiënten 50 mg en 75 mg amitriptyline kregen toegediend (6).
3. Fase IIb - Om de positieve gegevens van de fase IIa-studie te evalueren, startten de onderzoekers in 2009 een fase IIb-studie met een parallelle groepsopzet.