Behandling av järnöverskott med Deferasirox (Exjade) vid ärftlig hemokromatos och myelodysplastiskt syndrom (DefeHEMY)

De två viktigaste orsakerna till järnöverskottssjukdom hos människor är järnbelastningsstörningen ärftlig hemokromatos (HC) och transfusionssideros hos patienter med kroniska hematologiska sjukdomar som myelodysplastiskt syndrom (MDS), talassemi och leukemi.

Hemokromatos. I HC störs den molekylära regleringen av järnupptaget över tarmslemhinnan, vilket leder till hyperabsorption och ackumulering av järn i parenkymala vävnader som lever, bukspottkörtel, endokrina organ och hjärta. Hepcidin, ett litet peptidhormon som syntetiseras i levern, fungerar tydligen som huvudregulatorn för systemisk järnhomeostas genom sin förmåga att kontrollera utflödet av järn från enterocyterna och makrofagerna till blodplasma. Detta sker genom att minska järnöverföringskapaciteten genom det basolaterala, transmembrana proteinet, ferroportin. Uttrycket av hepcidin justeras noggrant av hepatocyternas järnstatus genom en multimolekylär signaltransducerande väg som fungerar som en positiv återkopplingsmekanism med ökad hepcidinsyntes vid järnöverskott (och inflammation). Mutation av en av signalmolekylerna leder till otillräcklig hepcidinsyntes. De vanligaste är de klassiska C282Y- och H63D-punktmutationerna av hemokromatosproteinet HFE, som stör dess interaktion med transferrinreceptorn 1, det första steget i hepcidinsignalkaskaden. Homozygositet för C282Y är den starkaste riskfaktorn för allvarlig järnöverskott och sjukdom som utvecklas efter en långvarig, asymtomatisk period. I Norge är prevalensen av C283Y-homozygositet cirka 0,75 hos båda könen. Den prekliniska, biokemiska fenotypen av HC avslöjas genom blodprov med förhöjd transferrinmättnad som en markör för hyperabsorption av järn, och ökande ferritinkoncentration som en surrogatmarkör för en växande järnöverbelastning. Som ett alternativ till leverbiopsi, verkar magnetisk resonanstomografi (MRT) vara en kraftfull icke-invasiv metod för att direkt bedöma järnhalten i levern och hjärtat.

Myelodysplastiskt syndrom och transfusionssideros. Transfusionsjärnöverskott är resultatet av flera blodtransfusioner som tillförs under en lång tidsperiod, som var och en tillför cirka 220 till 250 mg extra järn till kroppen. Eftersom järnladdning sker via en parenteral väg med makrofagerna som de primära målcellerna, svarar de normala homeostatiska mekanismerna inte adekvat och plasmahepcidinnivån kan vara normal eller till och med ökad. Även om överskott av järn tolereras bättre i makrofager än i parenkymceller, utvecklas en livshotande järnöverbelastning mycket snabbare med transfusionssideros än HFE-associerad HC. Myelodysplastiskt syndrom (MDS) är en heterogen grupp av stamcellssjukdomar med ineffektiv hematopoiesis och ökad risk för att utveckla akut myeloisk leukemi. MDS International Prognostic Scoring System (IPSS) som är baserat på antal cytopenier, cytogenetiska egenskaper och antal blaster i benmärgen, möjliggör separation av fyra riskgrupper med följande medianöverlevnadsår: lågriskpatienter, 5,7 år; mellan-1, 3,5 år; mellan-2, 1,2 år; och högrisk 0,4 år. Många patienter blir transfusionsberoende och får en allvarlig transfusionsjärnöverbelastning. Järnkelatbehandling rekommenderas till patienter med låg risk och medel-1 med troligt behov av livslång transfusionsbehandling.

Konsekvenser av överbelastning av järn. Om den inte avbryts kommer kontinuerlig järnladdning någon gång att gradvis börja skada vitala organ som lever, hjärta och endokrina organ, och leda till allvarlig sjukdom och förkortad livstid. På molekylär nivå är ihållande ökade mängder av reaktiva, lågmolekylära järnkomplex eller den sporadisk förekomsten av fritt järn i blod och vävnader förmodligen den grundläggande patogenetiska mekanismen vid överbelastning av järn. Dessa ämnen är mycket giftiga på grund av deras starka förmåga att katalysera bildningen av fria radikaler såsom Reactive Oxygen Species (ROS). Aktiviteten av fria radikaler med skada på inhemska molekyler (t.ex. DNA) och cellulära strukturer anses vara det första steget i organ- och vävnadsskada. I blod finns reaktivt järn som icke-transferrinbundet järn (NTBI), huvudsakligen i form av järn-citratkomplex med liten molekylvikt. NTBI tas snabbt upp av levern och andra organ där det bidrar till den intracellulära, reaktiva labila järnpoolen (LIP). Närvaron av NTBI och LIP har visat sig korrelera med lever- och hjärtskada vid transfusionssideros och HC. Dessutom kan homeostasen av andra spårmetaller vara onormal vid överbelastning av järn. Lite är känt om denna fråga, vilket motiverar en djupare studie.

Behandling. I HC är den föredragna järnborttagningsterapin venesektion, medan transfusionsöverskott av järn behandlas med järnkelatorer.

Studiens kliniska mål. Huvudsyftet är att fastställa effekten av deferasirox för att avlägsna järn från levern, hjärtat och benmärgen hos HC- och MDS-patienter med järnöverskott.

Utforskande mål. Bestäm korrelationen mellan de nya biomarkörerna hepcidin och NTBI, och ferritin- och transferrinmättnad i serum; och leverjärnkoncentration (LIC), hjärtjärnkoncentration (HIC) och benmärgsjärn.

Bedöm effekten av järnöverskott och järnutarmning med antingen deferasirox eller venesektion, på koncentrationen av spårmetaller i serum och urin hos HC- och MDS-patienter.

Studera inverkan av järnöverbelastning och järnbrist med antingen deferasirox eller venesektion, på intracellulär signaltransduktion i blodceller isolerade från HC- och MDS-patienter.

Studera inverkan av järnöverskott och järnutarmning med antingen deferasirox eller venesektion på oxidativ skada av DNA (undersökt i urin) och antioxidantstatus i röda blodkroppar isolerade från HC- och MDS-patienter.

Upprätta referensvärden för undersökningsserum- och urintester hos friska kontrollpersoner.

Motivet för studien. Den huvudsakliga motiveringen för studien är relaterad till behovet av att utvärdera den potentiella användningen av deferasirox för att behandla HC- och MDS-patienter med järnöverskott. Men flera "inlärningsmål" ingår: effekten av järnöverbelastning och järnutarmande behandling på NTBI, hepcidin, markörer för oxidativ stress, spårmetaller och intracellulära signaltransduktionsmolekyler.

Även om venesektion är ett säkert och effektivt sätt att utarma järn hos HC-patienter, kan det undertrycka hepcidin och därmed öka järnabsorptionen, särskilt i slutet av en lång behandlingsperiod. Vissa HC-patienter känner inte bara den besvärliga effekten av frekventa flebotomier i det dagliga livet, utan upplever också besvärliga biverkningar.

Den subjektiva uppfattningen av venesektionsbiverkningar kommunicerades nyligen i en enkätstudie bland 210 HC-patienter över hela USA och vissa europeiska länder. Av dessa rapporterade 52 % av patienterna som genomgick venesektioner varje vecka och 37 % av patienterna i underhållsfasen biverkningar "alltid" eller "för det mesta", och 16% skulle "definitivt" eller "förmodligen" vägra flebotomi om de var erbjuds en alternativ behandling. Därför är undersökning av effekten av kelator som en potentiell alternativ terapi vid HC motiverad. Kelationsterapi kan inte bara ta bort överskott av järn från kroppen, utan kan också motverka bildning av reaktiva, fria radikaler.

Hos MDS-patienter förvärrar transfusionsberoendet överlevnaden på grund av utveckling av skadlig järnöverbelastning. För varje 500 ng/ml ökning av s ferritin över tröskeln ökar risken för död med 30 %.

Traditionellt har järnbristbehandling övervakats av s-ferritin, som minskar när järn successivt elimineras. Men s-ferritin är en ospecifik parameter som är känslig för akuta fasreaktioner förknippade med inflammationer, kroniska sjukdomar och vävnadsskador. Dessutom ger s-ferritin ingen information om bördan av produktion av fria radikaler som stimuleras av reaktivt järn. Av denna anledning kommer ett syfte med denna studie att vara att undersöka om nya blodmarkörer som NTBI och hepcidin, tillsammans med MRI-bedömning av LIC och HIC, kommer att förbättra diagnosen järnöverskott och mer exakt identifiera de patienter som löper ökad risk för järninducerad skada och kommer därför att dra nytta av järnutarmningsterapi.

Järnöverbelastning kan försvaga det cellulära antioxidantförsvaret och resultera i oxidativ DNA-skada som det första steget i karcinogenesen. Undersökning av inverkan av järnöverskott och järnutarmning med antingen deferasirox eller venesektion på oxidativ skada av DNA och på antioxidantstatus i röda blodkroppar kommer att utföras.

Ökad kunskap om hur intracellulär signaltransduktion påverkas av cellulärt järn och användning av deferasirox kan ge nya insikter om den molekylära patogenesen av järnöverskott. Detta kommer att undersökas i enstaka leukocytcellflödescytometrianalyser av följande intracellulära signalparametrar: stresssensor p53, mTOR och NFkB.

Slutligen är lite känt om hur överbelastning av järn interagerar med metabolismen av andra spårmetaller. Koncentrationen av ett brett spektrum av spårmetaller i serum (S) och urin (U) kommer att övervakas under studieperioden med induktivt kopplad plasmamasspektrometri (ICP-MS) (28): bor (S,U), barium ( S,U), beryllium (S,U), kadmium (S,U), kobolt (S,U), cesium (S,U), koppar (S,U), kvicksilver (U), litium (U), mangan (S), molybden (S), nickel (S,U), bly (S,U), antimon (S,U), selen (S,U), tenn (S,U), strontium (S,U) ), tallium (S,U), volfram (S), yttrium (S,U), zink (S,U).

Toleransen av deferasirox kommer också att bedömas genom hela studien, antingen som enda behandling hos MDS-patienter eller jämfört med venesektion hos HC-patienter.

Friska frivilliga används enbart som kontroller för att bestämma den normala blodkoncentrationen av biomarkörerna och tester som kommer att utföras på patienterna. Kontrollerna kommer inte att behandlas.

Tidigare kliniska prövningar i HC och MDS. Deferasirox har studerats vid en mängd olika sjukdomar med transfusionsjärnöverskott, särskilt vid talassemi. Den har en gynnsam profil med avseende på effektivitet, säkerhet och tolerabilitet. Kontrollerade kliniska studier med deferasirox vid HC och MDS är dock begränsade.

Studien av Phatak et al (2010) var den första kliniska studien som visade säkerheten och effekten av deferasirox hos patienter med C282Y-homzygot hemokromatos. De visade att serumferritinnivåerna minskade på liknande sätt i två kohorter som gavs 10 mg/kg/dag respektive 15 mg/kg/dag av deferasirox. Eftersom dosen 15 mg/kg/dag orsakade en högre frekvens av biverkningar (AE), rekommenderade de en stirrande dos på 10 mg/kg/dag för att vara mest lämplig för HC-patienter. De viktigaste biverkningarna var associerade med en ökning av serumkreatinin och leverenzymer. Studien begränsades av förbehandling av vissa patienter med flebotomi före deferasirox-studien; dessutom hade många av patienterna endast lätt järnöverskott. Av denna anledning ser vi inga argument för att använda en högre dos i vår studie, och därför väljer vi en startdos av deferasirox på 10 mg/kg/dag till HC-patienter.

I en nyligen genomförd studie inkluderades 24 kraftigt transfunderade MDS-patienter för att få 52 veckors deferasirox-behandling. Deferasirox tolererades väl och reducerade effektivt LIC, labilt plasmajärn och s-ferritin hos patienter som fullföljde 24 till 52 veckors behandling, trots pågående mottagande av transfusioner av röda blodkroppar. Förutom att minska långtidstoxiciteten av järnöverskott, har kelatbehandling visat gynnsamma effekter på hematopoiesis hos en liten del av MDS-patienter. En pågående studie som jämförde deferasirox med placebo hittades i Cochrane-sökningar som genomfördes i juni 2010.

Farmakokinetiken för deferasirox. Deferasirox (Exjade®) är en tvåvärd järnkelator som tas oralt som en tablett, en gång om dagen. Det absorberas lätt och når maximal koncentration i blodet efter 1 till 2 timmar. Halveringstiden är 12 till 17 timmar, och effektiva nivåer av aktiv kelator bibehålls i blodet i mer än 24 timmar. Läkemedlet elimineras via hepatobiliärsystemet. Dosen varierar från 10 mg/kg/dag hos patienter med lätt järnöverskott till 30 mg/kg/dag hos patienter med tydlig järntoxicitet.

Biverkningar (AE) av deferasirox. De vanligaste biverkningarna är gastrointestinala störningar och hudutslag. De vanligaste laboratoriebiverkningarna är mild ökning av serumkreatinin och levertransaminaser. Biverkningarna har till största delen rapporterats hos patienter med transfusionsjärnöverskott. Hos HC-patienter är uppgifterna mer knapphändiga på grund av de mycket få studier som har utförts i denna grupp. Andra vanliga biverkningar inkluderar huvudvärk, förstoppning, utspänd buk, dyspepsi, klåda och proteinuri. Mindre vanliga biverkningar inkluderar ångest, sömnstörningar, yrsel, tidig grå starr, makulopati, hörselnedsättning, pharyngolaryngeal smärta, gastrointestinala blödningar, magsår, sår på tolvfingertarmen, gastrit, esofagit, hepatit, kolelithiasis, pigmenteringsstörning, njur-, tubulosa- och njursjukdomar och trötthet.

Biverkningar som rapporterats efter marknadsintroduktion inkluderar pancytopeni, överkänslighetsreaktion, leversvikt, leukocytoklastisk vaskulit, urtikaria, erythema multiforme, alopeci, akut njursvikt och tubulointerstitiell nefrit, gallsten och relaterade gallvägssjukdomar, förhöjda levertransaminaser. Alla sådana negativa händelser kommer att registreras i försökspersonens Case Report Form (CRF).

Studera design.

Studien omfattar fyra armar, som kommer att rekrytera parallellt:

Arm 1: (öppen, randomiserad, jämförande) kommer att bestå av 10 patienter med bekräftad HC, som kommer att randomiseras för att få standardbehandling med venesektion (uttag av 450 ml blod var 8:e till 10:e dag).

Arm 2: (öppen, randomiserad, jämförande) kommer att bestå av 10 patienter med bekräftad HC, som kommer att randomiseras för att få prövningsbehandling med deferasirox (10 mg/kg oralt ges en gång dagligen) under en period av 12 månader;

Arm 3: (öppen, icke-jämförande) kommer att bestå av 20 patienter med bekräftad MDS, som alla kommer att få prövningsbehandling med deferasirox (initialt 10 mg/kg oralt ges en gång dagligen, kan ökas till max 40 mg/kg) för en period av 12 månader;

Arm 4: kommer att bestå av 10 friska frivilliga som kommer att genomgå samma screeningbedömningar (d.v.s. med avseende på relevanta uteslutningskriterier) och kommer att fungera som icke-behandlade normala kontroller för jämförelse av undersökningsblodprov.

Studien kommer att vara icke-blind. Försökspersoner och utredare kommer att vara medvetna om deras ämne och behandlingsarm.

Försökspersonerna kommer att genomgå bedömningar vid screening (inom 1-14 dagar före baslinjen), och för patienter vid baslinjen Dag 0, och vid 2,4,6,8 veckor, och därefter varje månad fram till 12 månader, och vid uppföljning 4-6 veckor efter avslutad behandling. Friska kontroller kommer att undersökas vid screening, 2,6 och 12 månader. Studiespecifika bedömningar kommer att omfatta fysiska undersökningar/vitala tecken, provtagning av blod, urin och endast för patienter: benmärg och MRT för att bedöma effekten av järnöverskott och järnreducerande behandling på följande:

• Konventionella tester för att indikera järnöverskott: ferritin- och transferrinmättnad i serum; LIC och HIC, järnhalt i benmärgen med hjälp av mikroskopi.
• Hepcidinkoncentration i serum;
• NTBI-koncentration i serum;
• Intracellulära signaltransduktionsparametrar: Analys av stresssensorn p53, NFkB och mTOR i leukocyter från perifert blod;
• Spårmetallkoncentrationer i serum och urin;
• Antioxidantförmåga i blodhemolysat: Cu,Zn-SOD;
• Skador på fria radikaler på DNA och RNA: 8-oxodG-koncentration i urin;
• För MDS-patienter: antal transfusioner;
• För HC- och MDS-patienter: antal sjukhusinläggningar och total överlevnad;
• Säkerhet och tolerabilitet.

För patienter och kontroller kommer prover av perifert blod att tas före dos, och 24 timmar efter dosering, för bedömning av stresssensor p53, NFkB och mTOR.

Interimsbedömningar. Rutinmässiga blod- och urintester kommer att utföras för patienter vid 2,4,6,8 veckor och därefter varje månad fram till 12 månader och vid uppföljning 4-6 veckor efter avslutad behandling för att övervaka sjukdomen, av säkerhetsskäl, och för att erhålla data för jämförelse av traditionella biomarkörer med de nya undersökningsbiomarkörerna hepcidin och NTBI.

Frivilliga kommer att genomgå alla säkerhetsbedömningar plus undersökningar av blod- och urintester. De kommer inte att genomgå MR, benmärgsundersökningar, registreringar av transfusioner eller aktiv behandling med deferasirox eller venesektion.

Patienter med HC eller MDS kommer att genomgå en uppföljningsbedömning 4 till 6 veckor efter sista dosen. Vid detta besök kommer alla säkerhetsbedömningar och undersökningsblod- och urintester, inklusive ett graviditetstest, att upprepas, men MR och benmärgsundersökning kommer inte att utföras. Volontärkontroller kommer inte att närvara vid detta besök.

Detta är en explorativ studie utan beräkning av provstorlek och inget minimikrav på registrering. Det förväntas att maximalt 40 patienter kommer att registreras för att få minst 30 patienter som uppfyller studiekriterierna; 10 volontärer kommer också att registreras.