Effekter av Kuvan på melatoninsekresjon

Bakgrunn: Fenylketonuri (PKU) er en genetisk tilstand som skyldes at et av nøkkelenzymene for nedbrytning av fenylalanin (Phe) mangler. Det manglende enzymet er fenylalaninhydroksylase (PAH). På grunn av mangelen på enzymet er plasma Phe svært forhøyet sammenlignet med andre plasmaaminosyrer. Dette unormale forholdet, dvs. Phe vs. hver av de andre store nøytrale aminosyrene (LNAA) som transporteres inn i hjernen som forløpere for nevrotransmittere gjennom den vanlige transportøren LAT1, vil sannsynligvis bidra til nevrotransmittermangler hos individer med PKU. Pasienter som ikke begrenser Phe-inntaket utvikler mental retardasjon og nevropsykologiske lidelser. Behandling av PKU har historisk vært begrenset til begrensning av Phe-inntak, som betyr proteinrestriksjon.

FDA godkjente nylig en ny medisin, Kuvan, en syntetisk form for tetrahydrobiopterin (BH4) produsert av BioMarin Pharmaceutical Inc., for pasienter med PKU. Kuvan er en kofaktor for PAH, tyrosinhydroksylase og tryptofanhydroksylase. Pasienter med PKU gjennomgår vanligvis en måneds lang prøveperiode med Kuvan for å avgjøre om de responderer på stoffet, noe som betyr at fenylalanin i blodet faller med mer enn 30 prosent. De som ikke responderer fortsetter vanligvis ikke med Kuvan, men vår nylige studie (HS 08-00147) viste at klassiske PKU-pasienter som ikke responderer på Kuvan viste forbedring i deres maladaptive atferd, noe som tyder på noen effekter av Kuvan i CNS-systemet uten å redusere blodet. fenylalaninkonsentrasjoner (Moseley et al, manuskript under utarbeidelse). Sju personer som ikke responderte på Kuvan med lavere Phe-nivåer i blodet, hadde signifikante økninger i blodtyrosin etter 6 måneder (p=0,015), sammen med forbedring i Vineland Internalizing and Overall Maladaptive Behavior Indexes ved 12 måneder (p=0,032 og 0,049, henholdsvis). Kaufman rapporterte at Kuvan ved en dose på 20 mg/kg/dag økte CSF BH4-nivåer (1). Basert på disse observasjonene er det sannsynlig at Kuvan har noen effekter på nevrotransmittermetabolismen.

Tilskudd av store nøytrale aminosyrer (LNAA) som medisinsk mat har blitt brukt i Europa de siste 25 årene, og det antas å være effektivt i behandling av pasienter med PKU. I artikkelen til Shindeler et al. (2), 16 individer (7 menn og 9 kvinner; i alderen 11 til 45 år) deltok i studien som besto av 4 ukers utvasking og 4 to-ukers stadier (på fenylalaninbegrenset diett og med/uten LNAA, og på ingen fenylalaninbegrenset diett og med/uten LNAA). Ingen spesifikke bivirkninger er rapportert i artikkelen. Stor nøytral aminosyrebehandling for behandling av PKU er gjort tidligere (3). LNAA brukes primært til ungdom og voksne som ikke kan følge standard phe-begrenset diett. LNAA-behandling er godkjent for PKU-pasienter akkurat som andre spesialformler. Våre tidligere studier har vist mangel på serotonin i hjernen, noe som fremgår av lav nattlig melatoninsekresjon og redusert urindopamin sammenlignet med kontroller, og at tilskudd med LNAA forbedrer, men normaliserer ikke disse markørene.

Begrunnelse: Pasienter med PKU antas å ha mangel på tyrosin og tryptofan i hjernevevsnivået på grunn av unormale phe/tyrosin- og phe/tryptofan-forhold. Tidligere studier viste lave serotoninnivåer i cerebrospinalvæske hos PKU-individer og noe forbedring ble observert etter tryptofantilskudd (4). Vår tidligere studie antydet at mangel på tryptofan i hjernevevet ble demonstrert ved lav nattlig melatoninsekresjon og 6-sulfatoksymelatonin, som er en stabil metabolitt av melatonin (5). LNAA-tilskudd resulterte i en viss forbedring i melatoninsekresjonen, men melatoninsekresjonen hos pasienter med PKU på LNAA var fortsatt betydelig lavere enn kontrollgruppen. Tilskudd av Kuvan kan aktivere hjernens tyrosin- og tryptofanhydroksylaser (6), noe som resulterer i forbedring av nattlig melatoninsekresjon og melatonin- og dopaminkonsentrasjoner i urinen. Ved å supplere LNAA vil økt mengde nevrotransmitterforløper aminosyrer transporteres inn i hjernen og aktiverte hjernetyrosin og tryptofanhydroksylaser av Kuvan vil virke på disse forløperne for å produsere nevrotransmittere, dvs. serotonin og dopamin. Disse synergistiske effektene kan øke melatonin- og dopaminnivåene til nærmere kontrollnivåene.

Mål for studien: Å vise vitenskapelige bevis på forbedring i metabolismen av nevrotransmittere inkludert serotonin og dopamin hos pasienter med PKU behandlet med kun LNAA, kun Kuvan og Kuvan og LNAA.

Mål: Denne etterforsker initierte studien har tre mål: (1) Å evaluere om tetrahydrobiopterin (Kuvan) tilskudd har gunstige effekter på melatoninsekresjon og urindopaminnivåer hos individer med PKU når de behandles og ikke behandles med store nøytrale aminosyrer; (2) For å demonstrere synergistiske effekter av LNAA-tilskudd og Kuvan-terapi i forbedring av nevrotransmittermetabolismen hos individer med PKU; og (3) For å samle pilotinformasjon som er nødvendig for å utforme en større multisenterstudie av disse intervensjonene, dersom resultatene fra disse pilotstudiene indikerer at ytterligere studier er berettiget.

Studiemetodikk: Denne studien vil bli utført på voksne pasienter med PKU i fire 4-ukers faser: fase I (stor nøytral aminosyre/LNAA), fase II (utvasking), fase III (kun Kuvan) og fase IV (Kuvan og LNAA) ). Kuvan-tilskudd vil bli justert for å gi 20 mg/kg/dag. LNAA-terapi er tilpasset produsentens instruksjoner (totalt LNAA-tabletter er 1/2 X BW kg). På den siste dagen i hver fase vil forsøkspersonene overnatte i omtrent 14 til 18 timer ved CTU ved USC University Hospital. Blodprøver vil bli tatt hver 2. time fra kl. 19.00 til 07.00. Den første tomme urinen vil bli samlet på utskrivningsdagen (pasientene vil bli bedt om å tømme urinen kl. 23.00 og den første tomme urinen vil bli samlet).

Blod vil bli samlet i et rødt topprør (5 ml) gjennom en IV-slange som er saltvannslåst i løpet av studieperioden. Unngå hemolyse ved å samle blod gjennom en IV-slange inn i en rimelig stor perifer vene. Blodet får levre seg i 45 minutter ved romtemperatur (18-28 C) og beskyttet mot lys (et svakt blitslys eller et gult lys < 100 lux). Serum vil samles opp og lagres ved -20 C inntil de analyseres for plasmamelatonin og plasmaaminosyrer. Urin 20 ml første tomromsprøve vil bli samlet i to vanlige rør (10 ml per hvert rør) og lagret i en dyp fryser (-20 C) til den blir analysert for dopamin og 6-sulfatoksymelatonin.

Dette er en åpen studie. I løpet av alle fire 4-ukers fasene vil forsøkspersonene forbli på sin proteinbegrensede diett. LNAA-tabletter regnes ikke som medisin, men er under kategorien medisinsk mat; eksempler inkluderer mat med lavt proteininnhold. LNAA-tabletter vil bli levert av LNAA-produsenten (Applied Nutrition). Kuvan tas oralt med frokost, og LNAA-tabletter vil bli tatt med måltider tre ganger daglig.