Kuvan 对褪黑激素分泌的影响

背景：苯丙酮尿症 (PKU) 是一种遗传病，由于缺少一种苯丙氨酸 (Phe) 降解的关键酶。 缺失的酶是苯丙氨酸羟化酶 (PAH)。 由于酶的缺乏，与其他血浆氨基酸相比，血浆 Phe 高度升高。 这种异常比例，即 Phe 与通过共同转运蛋白 LAT1 作为神经递质前体转运到大脑中的每个其他大型中性氨基酸 (LNAA)，可能会导致 PKU 患者的神经递质缺陷。 不限制 Phe 摄入的患者会发展为智力低下和神经心理障碍。 PKU 的治疗历来仅限于限制 Phe 摄入，即蛋白质限制。

FDA 最近批准了一种新药 Kuvan，它是 BioMarin Pharmaceutical Inc. 生产的四氢生物蝶呤 (BH4) 的合成形式，用于 PKU 患者。 Kuvan 是 PAH、酪氨酸羟化酶和色氨酸羟化酶的辅助因子。 PKU 患者通常会接受为期一个月的 Kuvan 试验，以确定他们是否对该药物有反应，这意味着血液苯丙氨酸下降超过 30%。 那些没有反应者通常不会继续使用 Kuvan，但是我们最近的研究 (HS 08-00147) 表明，没有 Kuvan 反应者的经典 PKU 患者表现出适应不良行为的改善，这表明 Kuvan 在 CNS 系统中的一些作用不会减少血液苯丙氨酸浓度（Moseley 等人，手稿正在准备中）。 7 名对 Kuvan 没有反应且血 Phe 水平较低的受试者在 6 个月后血酪氨酸显着增加 (p=0.015)， 随着 12 个月时 Vineland 内化和总体适应不良行为指数的改善（分别为 p=0.032 和 0.049）。 Kaufman 报告说，剂量为 20 mg/kg/day 的 Kuvan 会增加 CSF BH4 水平 (1)。 基于这些观察，Kuvan 可能对神经递质代谢有一些影响。

在过去的 25 年中，欧洲一直在使用大中性氨基酸 (LNAA) 补充剂作为医疗食品，据信可有效治疗 PKU 患者。 在 Shindeler 等人的文章中。 (2)，16 名个体（7 名男性和 9 名女性；年龄从 11 岁到 45 岁）参与了这项研究，该研究包括 4 周的洗脱期和 4 个两周的阶段（苯丙氨酸限制饮食和有/无 LNAA，以及没有苯丙氨酸限制饮食和有/无 LNAA）。 文章中没有报告具体的副作用。 用于治疗 PKU 的大型中性氨基酸疗法已在过去完成 (3)。 LNAA 主要用于无法坚持标准 phe 限制饮食的青少年和成人。 与其他特殊配方一样，LNAA 治疗已被批准用于 PKU 患者。 我们之前的研究已经证明大脑中血清素缺乏，与对照组相比，夜间褪黑激素分泌低和尿多巴胺减少证明了这一点，补充 LNAA 会改善，但不会使这些标志物正常化。

理由：由于异常的 phe/酪氨酸和 phe/色氨酸比率，PKU 患者被认为在脑组织水平缺乏酪氨酸和色氨酸。 先前的研究表明 PKU 患者脑脊液中的血清素水平较低，补充色氨酸后观察到一些改善 (4)。 我们之前的研究表明，脑组织中色氨酸的缺乏表现在夜间褪黑激素分泌减少和 6-硫酸氧基褪黑激素（褪黑激素的稳定代谢物）上 (5)。 补充LNAA导致褪黑激素分泌有所改善，然而，服用LNAA的PKU患者褪黑激素分泌仍显着低于对照组。 补充 Kuvan 可能会激活脑部酪氨酸和色氨酸羟化酶 (6)，从而改善夜间褪黑激素分泌以及尿褪黑激素和多巴胺浓度。 通过补充 LNAA，更多的神经递质前体氨基酸将被输送到大脑中，并且 Kuvan 激活的脑酪氨酸和色氨酸羟化酶将作用于这些前体以产生神经递质，即血清素和多巴胺。 这些协同效应可能会增加褪黑激素和多巴胺水平，使其更接近控制水平。

研究目的：显示仅用 LNAA、仅 Kuvan 以及 Kuvan 和 LNAA 治疗的 PKU 患者神经递质（包括血清素和多巴胺）代谢改善的科学证据。

目标：该研究者发起的研究具有三个目标：(1) 评估四氢生物蝶呤 (Kuvan) 补充剂是否对接受和未接受大中性氨基酸治疗的 PKU 患者的褪黑激素分泌和尿液多巴胺水平产生有益影响； (2) 证明 LNAA 补充剂和 Kuvan 疗法在改善 PKU 患者神经递质代谢方面的协同作用； (3) 如果这些试点研究的结果表明需要进一步研究，则收集必要的试点信息来设计这些干预措施的更大规模、多中心试验。

研究方法：这项研究将在成年 PKU 患者中进行，分为四个为期 4 周的阶段：I 期（大中性氨基酸/LNAA）、II 期（洗脱）、III 期（仅 Kuvan）和 IV 期（Kuvan 和 LNAA） ). 将调整 Kuvan 补充剂以提供 20 mg/kg/天。 LNAA 治疗根据制造商的说明进行调整（LNAA 的总片剂为 1/2 X BW kg）。 在每个阶段的最后一天，受试者将在 USC 大学医院的 CTU 过夜约 14 至 18 小时。 从晚上 7:00 到早上 7:00，每 2 小时采集一次血样。 将在出院当天收集第一次排泄的尿液（将要求患者在晚上 11:00 排尿并收集第一次排泄的尿液）。

血液将通过 IV 线收集在红色顶管 (5 ml) 中，该 IV 线在研究期间被盐水锁定。 通过 IV 线将血液收集到相当大的外周静脉中，避免溶血。 血液将在室温 (18-28 C) 下凝结 45 分钟并避光（昏暗的闪光灯或 < 100 勒克斯的黄光）。 血清将被收集并储存在 - 20°C，直到它们受到血浆褪黑激素和血浆氨基酸的分析。 将尿液 20 毫升的第一个空样本收集到两个普通管中（每管 10 毫升）并储存在深度冷冻箱（-20 摄氏度）中，直到进行多巴胺和 6-硫酸氧基褪黑激素分析。

这是一项开放标签研究。 在所有四个为期 4 周的阶段中，受试者将保持其蛋白质限制饮食。 LNAA片剂不被视为药物，而是属于医疗食品的范畴；例子包括低蛋白食物。 LNAA 药片将由 LNAA 制造商 (Applied Nutrition) 提供。 Kuvan 将随早餐口服服用，LNAA 片剂将随餐服用，每天 3 次。