Anti-inflammatorisk lungeterapi av cystisk fibrose (CF) pasienter med amitriptylin og placebo (APA-IIb)

Cystisk fibrose (CF), den vanligste autosomale recessive lidelsen i det minste i vestlige land, er forårsaket av mutasjoner i cystisk fibrose transmembranous conductance regulator molecule (CFTR) og påvirker omtrent 40 000 pasienter i Europa. De fleste, om ikke alle, CF-pasienter utvikler en kronisk lungeinfeksjon med Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). Foreløpig er det ukjent hvorfor CF-pasienter er svært følsomme for P. aeruginosa-infeksjoner, og viktigst av alt er det ingen kurativ behandling for cystisk fibrose tilgjengelig.

Studiene våre ga et nytt patofysiologisk konsept for cystisk fibrose. Forskerne viste at ceramid spiller en avgjørende rolle i utviklingen av cystisk fibrose og den høye følsomheten til Cftr-mangelfulle mus for infeksjon med P. aeruginosa (1,2). Ved å bruke biokjemiske teknikker, fluorescensmikroskopi og massespektrometri fant forskerne at ceramid akkumuleres i lungene til forskjellige Cftr-mangelfulle musestammer før noen infeksjon oppstår, spesielt i epitelcellene til store og små bronkier og i alveolære makrofager. Akkumuleringen av ceramid i Cftr-mangelfulle epitelceller kan formidles av en økning i pH fra 4,5 til 6,0 i sekretoriske lysosomer og pre-lysosomer av Cftr-mangelfulle celler. Endringen i pH resulterer i en reduksjon på omtrent 90 % i aktiviteten til sur ceramidase som forbruker ceramid, og en reduksjon på bare 35 % i aktiviteten til sur sfingomyelinase som frigjør ceramid. En ubalanse i aktiviteten til disse to enzymene, hvorved en relativ overaktivitet av sur sfingomyelinase produserer ceramid, kan da resultere i en akkumulering av ceramid. Delvis hemming av sur sfingomyelinase, enten genetisk eller farmakologisk, returnerer ceramidkonsentrasjoner til nær normale nivåer i lungene til mus med Cftr-mangel. Genetisk hemming av sur sfingomyelinase ble oppnådd ved å krysse Cftr-mangelfulle mus med syre-sfingomyelinase-mangelfulle mus for å skape mus med mangel på Cftr og heterozygote for sur sfingomyelinase (Cftr-/-/Smpd1+/- mus). Aktiviteten til sur sfingomyelinase i lungene til disse musene var omtrent 50 % lavere enn i lungene til villtype mus. Farmakologisk hemming av sur sfingomyelinase ble oppnådd ved å behandle Cftr-mangelfulle mus med den funksjonelle sure sfingomyelinasehemmeren amitriptylin (1,2). Økte konsentrasjoner av ceramid i bronkiale epitelceller til Cftr-mangelfulle mus utløste død av disse cellene, avsetning av DNA i bronkier, kronisk lungebetennelse og en høy mottakelighet av Cftr-mangelfulle mus for lungeinfeksjoner med P. aeruginosa. Normalisering av ceramidkonsentrasjoner ved hjelp av genetiske midler normaliserte disse endringene, og farmakologisk hemming av sur sfingomyelinase forhindret disse endringene. Ceramidakkumulering ble også observert i cilierte neseepitelceller, makrofager og lungetransplantasjonsmateriale fra CF-pasienter (1-4). Dette funnet tyder på at resultatene fra våre murine studier også gjelder mennesker med cystisk fibrose. Deretter brukte etterforskerne et panel av funksjonelle hemmere av sur sfingomyelinase og behandlet Cftr-mangelfulle mus ved inhalering av amitriptylin, trimipramin, desipramin, klorprotiksen, fluoksetin, amlodipin eller sertralin, som alle er funksjonelle hemmere av sur sfindomyelinase. Denne inhalasjonen reduserte aktiviteten til sur sfingomyelinase spesifikt i lungene og normaliserte pulmonale ceramidkonsentrasjoner, betennelse og mottakelighet for infeksjon (2). Nylige funn fra C. Ward og medarbeidere bekreftet akkumulering av ceramid i lungeprøver fra CF-pasienter (5).

Kliniske data:

1. Pilotstudie – Basert på amitriptylin-mediert beskyttelse av Cftr-mangelfulle mus, startet etterforskerne en liten klinisk cross-over-studie med 4 pasienter med cystisk fibrose som ble behandlet med henholdsvis amitriptylin eller placebo. Resultatene viste en klinisk relevant økning av lungefunksjonen (bestemt som FEV1) hos alle pasienter med cystisk fibrose etter behandling med amitriptylin i 2 uker.
2. Fase IIa - De positive dataene fra pilotstudien oppmuntret oss til å starte en fase IIa-kryssstudie på 18 pasienter og å undersøke en gunstig effekt av amitriptylin på cystisk fibrose i en større pasientpopulasjon for å bevise sikkerhet, biokjemisk bevise virkningsmekanismene, og for dosefunn av amitriptylin (25 mg/dag, 50 mg/dag, 75 mg/dag). Amitriptylin ble godt tolerert i pasientgruppen, og ingen SAE ble registrert ved slutten av det 28-dagers kurset. Av de 80 bivirkningene var 35 relatert til eller muligens relatert til medisinen. To velkjente bivirkninger av amitriptylin, dvs. xerostomi og tretthet, var signifikant forskjellige mellom placebo og de tre amitriptylinbehandlingsgruppene, men var for det meste forbigående. FEV1 ble analysert i protokollanalysen i 13, 7, 8 og 8 tilgjengelige pasientsykluser, som hadde fått placebo, henholdsvis 25 mg, 50 mg eller 75 mg amitriptylin/dag. Etter 14 dagers behandling hadde det primære endepunktet FEV1 forbedret seg signifikant i 25 mg/d amitriptylingruppen i forhold til placebo (FEV1: +5,0 % sammenlignet med placebogruppen; p = 0,048). Ingen signifikant endring av lungefunksjon ble observert når pasientene fikk 50 mg og 75 mg amitriptylin (6).
3. Fase IIb - For å evaluere de positive dataene fra fase IIa-studien, startet etterforskerne en fase IIb-studie i 2009 med et parallell gruppedesign.