2-hidroxi-propil-β-ciklodextrin

  • absztrakt
  • A fő
  • mód
  • Az állatok.
  • Tanulmányi csoportok.
  • HPpCD készítmények.
  • Az agytörzs kiváltott válaszának tesztelése.
  • statisztikai módszerek.
  • AZ EREDMÉNYEK
  • Normális macskák.
  • NPC betegségben szenvedő macskák.
  • Normális macskák, akik trappsolt kapnak.
  • VITA
  • szójegyzék

absztrakt

A 2-hidroxi-propil-β-ciklodextrin (HPpCD) egy ígéretes kísérleti terápia a Niemann-Pick C típusú betegség számára, amely javította az intracelluláris koleszterin transzportot, jelentősen csökkentette a neurodegenerációt és a májbetegségeket, és növelte az npc1 -/- egerek élettartamát. Az egereken végzett kezelés kedvező eredménye alapján a HPβCD-t Niemann-Pick C típusú betegségben (NPC) szenvedő gyermekek terápiájaként értékelik. Értékeltük a HPβCD hatékonyságát az NPC-betegség macskamodelljében, és a kiváltott agytörzsi válasz (BAER) tesztelésével meghatározva a terápiával kapcsolatos hallási küszöbértékek dózisfüggő növekedését találtuk. A HPpCD hallási küszöbre gyakorolt ​​hatásának további értékeléséhez a normál macskáknak sc-t adtak 4000 mg/kg vagy 8000 mg/testtömeg-kg dózisban, vagy intratekálisan 4000 mg/kg agytömeg dózisban. A HPpCD a hallásküszöb jelentős növekedését okozta egyszeri 8000 mg/kg sc vagy 120 mg intratekálisan történő beadása után, és a hatás legalább 12 hétig fennmaradt. A heti 4000 mg/kg HPpCD ismételt heti sc beadása a hallási küszöb hasonló emelkedését eredményezte. Ezek a vizsgálatok elsőként írják le a HPβCD specifikus negatív hatását a hallórendszerre, és felvetik a hallásvizsgálat szükségességét hasonló HPβCD dózisban részesülő betegeknél.

A fő

A ciklodextrinek olyan hidrofób belső térrel rendelkező ciklikus oligoszacharidok, amelyeket hordozóként alkalmaznak a vizes vivőanyagokban oldható gyógyszer - beleértve a hormonokat és vitaminokat - mennyiségének növelésére (1). A 2-hidroxi-propil-β-ciklodextrint (HPβCD) alaposan tanulmányozták rágcsálókon, kutyákon és majmokon, ahol alacsony dózisokban általában jól tolerálták (1, 2). A 200 mg/kg-nál nagyobb napi iv-adagolás csökkent testtömeget, a makrofágok habba való beszivárgását okozta a tüdőbe, megnövekedett májenzimeket, megnövekedett máj-Kuppfer-sejteket, valamint rágcsálóknál a vese kortikális tubuláris vakuolizációját (1, 3, 4). Mindezek a változások visszafordíthatók voltak a HPβCD abbahagyása után (1).

A természetben előforduló NPC olyan macskáknál fordul elő, amelyeknek hibás mutációja van az NPC1-ben (2864G-C), klinikai, neuropatológiai és biokémiai rendellenességekkel, hasonlóan a serdülőkorúaknál tapasztaltakhoz, ami ezt a modellt homológá teszi a betegségek leggyakoribb formájával. megfigyelt humán betegeknél (10, 11). Az auditív agytörzsi válasz tesztelése NPC-betegségben szenvedő BA-ban a központi vezetési idő meghosszabbodását mutatta a hallási küszöb jelentős változása nélkül a vad típusú macskákhoz képest (11). A HPpCD hatékonyságának értékelése macskák NPC-betegségének kezelésében a hallási küszöb jelentős növekedését figyeltük meg azoknál az állatoknál, akik ismételt, 4000 mg/kg-os dózist kaptak. Tudomásunk szerint a HPβCD hallófunkcióra gyakorolt ​​negatív hatását egyetlen fajnál sem értékelték. Ez a tanulmány megvizsgálta a HPβCD kezelés sc és intrathecalis beadásának hatását normál és NPC betegségben szenvedő macskák BAER-jére.

mód

Az állatok.

A macskákat állatkolóniákban tenyésztették a Pennsylvaniai Egyetem Állatorvostudományi Iskolájában, az Országos Egészségügyi Intézetben és az USDA-ban az állatgondozás és a kutatási irányelvek szerint. A kísérleti protokollt a Pennsylvaniai Egyetem Pennsylvania Intézményi Gondozási és Felhasználási Bizottsága hagyta jóvá.

Valamennyi kísérleti állatot ugyanabból a vonalból állítottuk elő, amelyet tenyésztettek autoszomális recesszív örökletes Niemann-Pick C típusú betegségben (NPC) szenvedő macskák előállítására. Valamennyi macskát 21 ° C-on tartottuk táplálékkal és vízzel ad libitum, 12 órás fényciklusokkal, óránként 12-15 légcserével. Valamennyi macska perifériás vér leukocitáit 1 napos korban teszteltük az NPC1 hibás érzékelésére PCR-alapú DNS-vizsgálattal (10). A szenzoros mutáció két kópiájával rendelkező macskákat besorolták az NPC által érintettek közé, míg azokat a macskákat, amelyeknél a mutáció egy vagy egy példánya nem volt normális. A heterozigóta és heterozigóta tenyésztés az érintettek ∼ 25% -át és a normális utódok ∼ 75% -át hozta létre.

Tanulmányi csoportok.

A normál macskákat az öt vizsgálati csoport egyikébe helyeztük (1. táblázat). Az 1. csoport (n = 7) 6 hónapos volt, és nem kapott gyógyszert. A 2. csoport (n = 3) egyszeri adagban 4 000 mg/testtömeg-kg HPpCD sc-t kapott 6 hónapos korában. A 3. csoport (n = 3) egyszeri 8000 mg/testtömeg-kg HPpCD sc-t kapott 6 hónapos korban. A 4. csoport (n = 3) egyszeri 4000 mg/ttkg agydózist (120 mg 30 g agytömegre) kapott intratekálisan 6 hónapos korban. Az intratekális adagolást macskák iv-propofollal (legfeljebb 6 mg/kg; Abbott Laboratories, Chicago, IL) történő altatásával értük el. 20 g gerincvelőt helyeztünk a cerebellomedularis ciszternába és eltávolítottunk 1,0 ml gerincvelőt. 0,6 ml 20% -os sóoldattal ellátott HPpCD-t intratekálisan injektáltunk a cerebellomedularis ciszternába. Az 5. csoport (n = 3) 4000 mg/testtömeg kg-ot kapott heti HPpCD sc-ben 8 hetes kortól kezdve, összesen hét adagban.

Asztal teljes méretben

Az NPC által érintett macskák már részt vettek egy klinikai vizsgálatban, amelyben értékelték a HPβCD hatékonyságát a betegség kezelésében. Minden macskának legkorábban 3 hetes korban, a betegség klinikai tüneteinek megjelenése előtt kapták a gyógyszert, majd a gyógyszert hetente folytatták. A macskákat az öt csoport egyikébe soroltuk (2. táblázat). A 6. csoport (n = 8) nem kapott HPpCD-t, és kontrollcsoportként szolgált az NPC betegségben szenvedő macskák számára. A 7. (n = 5), a 8. (n = 2) és a 9. (n = 5) csoport heti 1000 mg/kg HPpCD testtömeg, 4000 mg/testtömeg HPpCD sc és 8000 mg/testtömeg kg heti adagot kapott HPpCD sc, ill. A 10. csoport (n = 2) 4000 mg/kg agytömeg (120 mg/30 g agytömeg) HPpCD-t kapott intratekálisan 2 hetente (a fent leírt intratekális útvonalak).

Asztal teljes méretben

HPpCD készítmények.

Az összes HPβCD-t 20% (w/v) oldatban adtuk 0,9% nátrium-kloridban oldva. A HPpCD-t a Sigma Chemical Co.-tól szereztük be. és a por formát (HPpCD-H107; Sigma Chemical Co. Aldrich, St. Louis, MO) minden sc beadásnál és sejttenyészetben tesztelt formában (HPpCD-C0926; Sigma Chemical Co. Aldrich) használtuk minden esetben. intrathecalis beadás. A sóoldat injekciójának kontrolljaként más normál macskákat egyidejűleg sc (n = 2) és intratekálisan (n = 2) injektáltunk hasonló térfogatú sóoldattal.

A Sigma Chemical Co.-tól beszerzett HPβCD, a közzétett egérvizsgálatokban használt termék (8, 9) és az FDA által jóváhagyott, betegeknél alkalmazható készítmény (Trappsol-Pharm fokozat, Cyclodextrin Technologies, Inc, High Rugók). (FL), Trappsolt négy macskának adtak be: egy adag 8000 mg/ttkg sc (n = 2) és egy 4000 mg/ttkg agytömeg intratekálisan (120 mg 30 grammos agytömegre; n = 2).

Az agytörzs kiváltott válaszának tesztelése.

Normál macskáknál a BAER vizsgálatokat minden második héten elvégezték a HPpCD beadása után a 2., 3. és 4. csoportban, összesen 12 hétig, és minden héten az 5. csoportban, összesen 12 hétig. NPC betegségben szenvedő macskáknál a BAER vizsgálatokat 16 hetes korban végezték.

statisztikai módszerek.

Az adatok leírására kiszámítottuk az egyes csoportok előtti idők, a központi vonali idő és a V/I hullámalak átlagértékeit és SD-értékeit, és párosítatlan kétfarkú t-próbát alkalmaztunk a különböző csoportok közötti adatok összehasonlításához. Megadják a p szignifikanciaértékeit

A reprezentatív agytörzs által kiváltott hallási beszéd válaszokat váltott ki normális macskák számára a HPβCD beadása után (2-5. Csoport). A 2–4. Csoportokra vonatkozó feljegyzéseket 2 héttel készítettük egyetlen gyógyszeradag után. Az 5. csoport felvétele egy héttel a hatodik heti gyógyszeradag után történt. A 3., 4. és 5. csoportban a hullámforma amplitúdójának csökkenését figyelték meg a kezeletlen macskákhoz képest (1. csoport). A 3-5. Csoport változásai olyan súlyosak voltak, hogy a görbéket nem lehetett mindig megbízhatóan azonosítani (egy példa a 3. csoportra vonatkozik).

Teljes méretű kép

A hallási küszöböt, a V/I hullám amplitúdóját és a központi vezetési időt mértük az 1-5. Csoportoknál (3. táblázat). A 3. és 4. csoportba tartozó macskák 2 héttel az injekció beadása után szignifikánsan növelték a hallási küszöböt az injekció nélküli macskákhoz képest (1. csoport). Az átlagos BAER-kattintási küszöb a kontroll macskáknál 66 dB volt, míg a 3. és 4. csoportban 4000 mg/kg, illetve 8.000 mg/kg HPβCD-vel kezelt csoportban a küszöb 79, illetve 81 dB-re emelkedett. Ez a körülbelül 13 dB különbség a csoportok között statisztikailag megbízható volt (p

Heti hallási küszöbérték 4000 mg/kg heti HPβCD-kezelés után (5. csoport; n = 3). Az első adagot közvetlenül a 0. hét küszöbértékének tesztelése után adták be. A HPβCD ismételt beadása a hallási küszöb progresszív növekedését eredményezte, statisztikailag szignifikánsan (p

Az NPC macskákkal rendelkező macskák nem mutattak hallási küszöbértéket 1000 mg/kg HPβCD heti adagolása után (7. csoport; n = 5) a kezeletlen érintett macskákhoz képest (6. csoport; n = 8). Mindkét, hetente 4000 mg/kg-mal kezelt macskánál (8. csoport; n = 2) a hallási küszöb növekedése mutatkozott, a heti 8000 mg/kg-mal kezelt macskáknál (9. csoport; n = 5) statisztikailag szignifikáns volt (p

Az intrathecalis vagy sc Trappsol-nal kezelt normál macskák kóros görbéket mutattak 1 héttel a beadás után. Az A mutatja a BAER-monitorozást közvetlenül a 120 mg Trappsol intratekális injekciója előtt; B 1 héttel később ugyanazon macskában mutatja be a BAER-t. C mutatja a BAER monitorozást közvetlenül 8000 mg/kg Trappsol sc injekciója előtt; D, 1 héttel később ugyanabban a macskában mutatja be a BAER-t.

Teljes méretű kép

VITA

A HPβCD-k ciklikus oligoszacharidok, amelyek hét β- (1-4) glükopiranóz egységből állnak (7). A HPpCD-k hidrofil külsővel és hidrofób belsővel rendelkeznek, ezáltal hasznosak a hidrofób molekulák, például a koleszterin, a szteroidok és a vitaminok vízoldékonyságának növelésére (20). A β-ciklodextrinek alkalmazásával végzett in vitro vizsgálatok a koleszterin jelentős eltávolítását mutatták ki a tenyésztett idegsejtek (21, 22) és a nemneuronális sejtvonalakból (23-25). Kimutatták, hogy a HPβCD-k in vitro (25) és in vivo nehezen lépik át a vér-agy gátat (7, 26). A rágcsálókkal végzett vizsgálatok során azonban a β-ciklodextrineket biztonságosan intratekálisan adták be, és a gyógyszerek agyba juttatásának javítására használták fel, beleértve az érzéstelenítőket, a galanin-peptidet és az ösztradiolt (27–29).

A megnövekedett hallási küszöb a központi vezetési idő megváltoztatása nélkül azt sugallta, hogy a HPβCD károsodás a perifériás hallási úton (cochlea vagy nyolcadik ideg) következett be, és hogy a halláskárosodás lehetséges mechanizmusai közé tartozik a striae vascularisra gyakorolt ​​közvetlen hatás és annak az ionos környezet fenntartásában betöltött szerepe. fülfolyadék, belső és külső szőrsejtek tér-, transzdukciós és mozgásmechanizmusai és/vagy gerjesztő mintázatok a hallóideg kivezetéseiben. A perifériás hallórendszerben a HPβCD cselekvési helyének meghatározása valószínűleg az első lépés a HPβCD alkalmazások toxicitásának leküzdésében. Az akusztikus emissziós teszt hasznos módszer lenne a külső szőrsejtek működésének felmérésére macskáknál, de ezekhez a vizsgálatokhoz nem állt rendelkezésre. A jövőben csigahiopatológiát kell végezni a kóros változások azonosítása érdekében.

Összefoglalva, a hallásvesztés a HPpCD beadása után egyszerre dózisfüggő és tartós, és korlátozó tényező lehet e gyógyszer nagy dózisú Niemann-Pick C típusú betegség kezelésében történő alkalmazásában. Hallásvizsgálat javasolt azoknál a betegeknél, akik 4000 mg/kg HPβCD vagy nagyobb dózisban részesülnek, hogy értékeljék a hallásküszöbre gyakorolt ​​hatást ezeknél a betegeknél.