Wpływ Kuvan na wydzielanie melatoniny

Wstęp: Fenyloketonuria (PKU) jest chorobą genetyczną spowodowaną brakiem jednego z kluczowych enzymów rozkładu fenyloalaniny (Phe). Brakującym enzymem jest hydroksylaza fenyloalaniny (WWA). Z powodu niedoboru enzymu Phe w osoczu jest znacznie podwyższone w porównaniu z innymi aminokwasami osocza. Ten nieprawidłowy stosunek, tj. Phe do każdego z pozostałych dużych aminokwasów obojętnych (LNAA), które są transportowane do mózgu jako prekursory neuroprzekaźników przez wspólny transporter LAT1, prawdopodobnie przyczynia się do niedoborów neuroprzekaźników u osób z PKU. U pacjentów, którzy nie ograniczają przyjmowania Phe, rozwija się upośledzenie umysłowe i zaburzenia neuropsychologiczne. Leczenie PKU było historycznie ograniczone do ograniczenia spożycia Phe, co oznacza ograniczenie białka.

FDA niedawno zatwierdziła nowy lek, Kuvan, syntetyczną postać tetrahydrobiopteryny (BH4) produkowaną przez BioMarin Pharmaceutical Inc., dla pacjentów z PKU. Kuvan jest kofaktorem PAH, hydroksylazy tyrozynowej i hydroksylazy tryptofanu. Pacjenci z PKU zazwyczaj poddawani są miesięcznemu badaniu Kuvan, aby ustalić, czy reagują na lek, co oznacza, że ​​fenyloalanina we krwi spada o ponad 30 procent. Ci, którzy nie odpowiadają na leczenie, zwykle nie kontynuują leczenia Kuvanem, jednak nasze ostatnie badanie (HS 08-00147) wykazało, że pacjenci z klasyczną PKU, którzy nie reagują na leczenie Kuvanem, wykazywali poprawę w swoich nieprzystosowawczych zachowaniach, co sugeruje pewne efekty Kuvana w układzie OUN bez zmniejszania krwi stężenia fenyloalaniny (Moseley i in., rękopis w przygotowaniu). Siedmiu pacjentów, którzy nie reagowali na Kuvan niższymi poziomami Phe we krwi, miało znaczny wzrost tyrozyny we krwi po 6 miesiącach (p=0,015), wraz z poprawą wskaźników internalizacji i ogólnego złego zachowania Vinelanda po 12 miesiącach (odpowiednio p=0,032 i 0,049). Kaufman poinformował, że Kuvan w dawce 20 mg/kg/dzień zwiększał poziom BH4 w płynie mózgowo-rdzeniowym (1). Na podstawie tych obserwacji jest prawdopodobne, że Kuvan ma pewien wpływ na metabolizm neuroprzekaźników.

Suplementacja dużych aminokwasów obojętnych (LNAA) jako żywności medycznej jest stosowana w Europie od 25 lat i uważa się, że jest skuteczna w leczeniu pacjentów z PKU. W artykule Shindelera i in. (2) 16 osób (7 mężczyzn i 9 kobiet; w wieku od 11 do 45 lat) wzięło udział w badaniu, które obejmowało 4 tygodnie wypłukiwania i 4 dwutygodniowe etapy (na diecie o ograniczonej zawartości fenyloalaniny i z/bez LNAA oraz bez dieta z ograniczeniem fenyloalaniny i z/bez LNAA). W artykule nie podano żadnych konkretnych działań niepożądanych. W przeszłości stosowano terapię dużymi aminokwasami obojętnymi w leczeniu PKU (3). LNAA stosuje się przede wszystkim u młodzieży i dorosłych, którzy nie mogą przestrzegać standardowej diety z ograniczeniem Phe. Leczenie LNAA zostało zatwierdzone dla pacjentów z PKU, podobnie jak inne specjalne formuły. Nasze poprzednie badania wykazały niedobór serotoniny w mózgu, o czym świadczy niskie nocne wydzielanie melatoniny i zmniejszona dopamina w moczu w porównaniu z grupą kontrolną, a suplementacja LNAA poprawia, ale nie normalizuje tych markerów.

Uzasadnienie: Uważa się, że pacjenci z PKU mają niedobór tyrozyny i tryptofanu w tkance mózgowej z powodu nieprawidłowych proporcji fe/tyrozyna i fe/tryptofan. Wcześniejsze badania wykazały niski poziom serotoniny w płynie mózgowo-rdzeniowym u osób z PKU, a po suplementacji tryptofanu zaobserwowano pewną poprawę (4). Nasze wcześniejsze badanie sugerowało, że niedobór tryptofanu w tkance mózgowej objawiał się niskim nocnym wydzielaniem melatoniny i 6-sulfatoksymelatoniny, która jest stabilnym metabolitem melatoniny (5). Suplementacja LNAA skutkowała pewną poprawą wydzielania melatoniny, jednak wydzielanie melatoniny u pacjentów z PKU na LNAA było nadal istotnie niższe niż w grupie kontrolnej. Suplementacja Kuvanem może aktywować mózgowe hydroksylazy tyrozynowe i tryptofanowe (6), co skutkuje poprawą nocnego wydzielania melatoniny oraz stężeń melatoniny i dopaminy w moczu. Poprzez suplementację LNAA zwiększona ilość aminokwasów prekursorowych neuroprzekaźników zostanie przetransportowana do mózgu, a aktywowane mózgowe hydroksylazy tyrozyny i tryptofanu przez Kuvan będą działać na te prekursory w celu wytworzenia neuroprzekaźników, tj. serotoniny i dopaminy. Te efekty synergistyczne mogą zwiększać poziomy melatoniny i dopaminy do poziomów zbliżonych do poziomów kontrolnych.

Cele badania: Przedstawienie dowodów naukowych na poprawę metabolizmu neuroprzekaźników, w tym serotoniny i dopaminy, u pacjentów z PKU leczonych wyłącznie LNAA, wyłącznie Kuvanem oraz Kuvanem i LNAA.

Cele: To badanie zainicjowane przez badacza ma trzy cele: (1) Ocena, czy suplementacja tetrahydrobiopteryną (Kuvan) ma korzystny wpływ na wydzielanie melatoniny i poziom dopaminy w moczu u osób z PKU, które są i nie są leczone dużymi neutralnymi aminokwasami; (2) Wykazanie synergistycznego wpływu suplementacji LNAA i terapii Kuvan na poprawę metabolizmu neuroprzekaźników u osób z PKU; oraz (3) Aby zebrać informacje pilotażowe niezbędne do zaprojektowania większej, wieloośrodkowej próby tych interwencji, jeśli wyniki tych badań pilotażowych wykażą, że dalsze badania są uzasadnione.

Metodologia badania: To badanie zostanie przeprowadzone z udziałem dorosłych pacjentów z PKU w czterech 4-tygodniowych fazach: faza I (duży aminokwas obojętny/LNAA), faza II (wymywanie), faza III (tylko Kuvan) i faza IV (Kuvan i LNAA ). Suplementacja Kuvanem zostanie dostosowana, aby zapewnić 20 mg/kg/dzień. Terapię LNAA dostosowuje się do zaleceń producenta (całkowita ilość tabletek LNAA to 1/2 X BW kg). Ostatniego dnia każdej fazy badani spędzą około 14 do 18 godzin na noc w CTU w Szpitalu Uniwersyteckim USC. Próbki krwi będą pobierane co 2 godziny w godzinach od 19:00 do 7:00. Pierwsza mikcja zostanie pobrana w dniu wypisu (pacjenci zostaną poproszeni o oddanie moczu o godzinie 23:00 i pierwsza mikcja zostanie pobrana).

Krew zostanie pobrana do czerwonej górnej probówki (5 ml) przez linię IV, która jest zablokowana solą fizjologiczną podczas okresu badania. Unikaj hemolizy poprzez pobieranie krwi przez linię IV do dość dużej żyły obwodowej. Krew pozostawia się do skrzepnięcia na 45 minut w temperaturze pokojowej (18-28 C) i chroni przed światłem (słabe światło błyskowe lub żółte światło < 100 luksów). Surowice będą pobierane i przechowywane w temperaturze -20°C do czasu poddania ich analizie na obecność melatoniny i aminokwasów w osoczu. Pierwsza próbka moczu o objętości 20 ml zostanie zebrana do dwóch zwykłych probówek (10 ml na każdą probówkę) i przechowywana w głębokiej zamrażarce (-20°C) do czasu poddania analizie pod kątem dopaminy i 6-sulfatoksymelatoniny.

Jest to badanie otwarte. Podczas wszystkich czterech 4-tygodniowych faz badani pozostaną na diecie o ograniczonej zawartości białka. Tabletki LNAA nie są uważane za lek, ale należą do kategorii żywności medycznej; przykłady obejmują żywność o niskiej zawartości białka. Tabletki LNAA będą dostarczane przez producenta LNAA (Applied Nutrition). Kuvan będzie przyjmowany doustnie ze śniadaniem, a tabletki LNAA będą przyjmowane z posiłkami trzy razy dziennie.