2-hidroxipropil-β-ciclodextrina

  • abstract
  • Principalul
  • metode
  • Animalele.
  • Grupuri de studiu.
  • Formulări HPpCD.
  • Testarea răspunsului evocat al trunchiului cerebral.
  • metode statistice.
  • REZULTATELE
  • Pisicile normale.
  • Pisicile cu boala NPC.
  • Pisicile normale care primesc trappsol.
  • DISCUŢIE
  • glosar

abstract

2-hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPpCD) este o terapie experimentală promițătoare pentru boala Niemann-Pick de tip C, care a îmbunătățit transportul intracelular al colesterolului, a redus semnificativ neurodegenerarea și bolile hepatice și a crescut durata de viață a șoarecilor npc1 -/-. Pe baza rezultatului favorabil al tratamentului la șoareci, HPβCD este evaluat ca terapie la copiii cu boala Niemann-Pick de tip C (NPC). Am evaluat eficacitatea HPβCD într-un model felin al bolii NPC și am constatat o creștere dependentă de doză a pragului auditiv asociat terapiei, determinat prin testarea unui răspuns evocat al trunchiului cerebral (BAER). Pentru a evalua în continuare efectul HPpCD asupra pragului auditiv, pisicilor normale li s-a administrat sc la o doză de 4000 mg/kg sau 8000 mg/kg greutate corporală sau intratecal la o doză de 4000 mg/kg greutate cerebrală. HPpCD a determinat o creștere semnificativă a pragului auditiv după o doză unică de 8.000 mg/kg sc sau 120 mg intratecal și efectul a fost menținut timp de cel puțin 12 săptămâni. Administrarea săptămânală repetată a sc a 4000 mg/kg HPpCD săptămânal a dus la o creștere similară a pragului de auz. Aceste studii sunt primele care descriu efectul negativ specific al HPβCD asupra sistemului auditiv și sugerează necesitatea testării auzului la pacienții care primesc doze similare de HPβCD.

Principalul

Ciclodextrinele sunt oligozaharide ciclice cu interioare hidrofobe care sunt utilizate ca vehicule pentru a crește cantitatea de medicament, inclusiv hormoni și vitamine, care pot fi dizolvate în vehicule apoase (1). 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPβCD) a fost studiată pe larg la rozătoare, câini și maimuțe, unde a fost în general bine tolerată la doze mici (1, 2). Administrarea zilnică de iv mai mare de 200 mg/kg a determinat scăderea greutății corporale, infiltrarea cu spumă a macrofagelor în plămâni, creșterea enzimelor hepatice, creșterea celulelor Kuppfer în ficat și vacuolarea tubulară corticală renală la rozătoare (1, 3, 4). Toate aceste modificări au fost reversibile la întreruperea tratamentului cu HPβCD (1).

NPC natural apare la pisicile care prezintă o mutație defectă în NPC1 (2864G-C), cu anomalii clinice, neuropatologice și biochimice similare cu cele observate la pacienții adolescenți, făcând acest model omolog cu cea mai frecventă formă de boli. observată la pacienții umani (10, 11). Testarea răspunsului trunchiului cerebral auditiv în BA cu boala NPC a arătat o prelungire a timpului de conducere centrală, fără o modificare semnificativă a pragului auditiv comparativ cu pisicile de tip sălbatic (11). La evaluarea eficacității HPpCD în tratamentul bolii NPC la pisici, am observat o creștere semnificativă a pragului de auz la animalele care au primit doze repetate de sc 4.000 mg/kg. Din câte știm, efectul negativ al HPβCD asupra funcției auditive nu a fost evaluat la nicio specie. Acest studiu a examinat efectele sc și administrarea intratecală a tratamentului cu HPβCD asupra BAER la pisici normale și pisici cu boală NPC.

metode

Animalele.

Pisicile au fost crescute în colonii de animale de la Școala de Medicină Veterinară a Universității din Pennsylvania, Institutele Naționale de Sănătate și USDA, conform ghidurilor de îngrijire și cercetare a animalelor. Protocolul experimental a fost aprobat de Comitetul de îngrijire și utilizare instituțională din Pennsylvania de la Universitatea din Pennsylvania.

Toate animalele testate au fost produse din aceeași linie care a fost crescută pentru a produce pisici cu boală Niemann-Pick tip C (NPC) moștenită autozomal recesivă. Toate pisicile au fost adăpostite la 21 ° C cu hrană și apă ad libitum, cicluri de lumină de 12 ore, cu 12 până la 15 schimbări de aer pe oră. Leucocitele din sânge periferic de la toate pisicile au fost testate la vârsta de 1 zi pentru mutația NPC1 cu sens greșit folosind un test ADN bazat pe PCR (10). Pisicile cu două copii ale mutației senzoriale au fost clasificate ca fiind afectate de NPC, în timp ce pisicile cu una sau nicio copie a mutației au fost clasificate ca fiind normale. Creșterea heterozigotă până la heterozigotă a produs aproximativ 25% dintre afectați și ∼ 75% din descendenții normali.

Grupuri de studiu.

Pisicile normale au fost plasate într-unul din cele cinci grupuri de studiu (Tabelul 1). Grupul 1 (n = 7) avea 6 luni și nu a primit niciun medicament. Grupul 2 (n = 3) a primit o doză unică de 4.000 mg/kg greutate corporală HPpCD sc la vârsta de 6 luni. Grupul 3 (n = 3) a primit o doză unică de 8.000 mg/kg greutate corporală HPpCD sc la vârsta de 6 luni. Grupul 4 (n = 3) a primit o doză unică de 4.000 mg/kg greutate cerebrală (120 mg pentru greutatea creierului de 30 g) de HPβCD intratecal la vârsta de 6 luni. Administrarea intratecală a fost realizată prin anestezierea pisicilor cu propofol iv (până la 6 mg/kg; Abbott Laboratories, Chicago, IL). O măduvă spinării de 20 g a fost plasată în cisterna cerebelomedulară și s-au îndepărtat 1,0 ml măduva spinării. 0,6 ml de HPpCD 20% în ser fiziologic au fost injectate intratecal în cisterna cerebelomedulară. Grupa 5 (n = 3) a primit 4.000 mg/kg greutate corporală săptămânal HPpCD sc începând cu vârsta de 8 săptămâni, pentru un total de șapte doze.

Tabel în dimensiune completă

Pisicile afectate de NPC au participat deja la un studiu clinic de evaluare a eficacității HPβCD în tratamentul bolii. Toate pisicile au primit medicamentul cel mai devreme la vârsta de 3 săptămâni, înainte de apariția semnelor clinice ale bolii, iar apoi medicamentul a fost continuat săptămânal. Pisicile au fost plasate în unul din cele cinci grupuri (Tabelul 2). Grupul 6 (n = 8) nu a primit HPpCD și a servit ca grup de control pentru pisicile cu boală NPC. Grupurile 7 (n = 5), 8 (n = 2) și 9 (n = 5) au primit o doză săptămânală de 1.000 mg/kg HPpCD greutate corporală sc, 4.000 mg/kg greutate corporală HPpCD sc și 8.000 mg/kg greutate corporală HPpCD sc, respectiv. Grupul 10 (n = 2) a primit 4.000 mg/kg greutate creier (120 mg pentru 30 g greutate creier) HPpCD intratecal la fiecare 2 săptămâni (căile intratecale descrise mai sus).

Tabel în dimensiune completă

Formulări HPpCD.

Toate HPβCD au fost administrate într-o soluție de 20% (greutate/volum) dizolvată în clorură de sodiu 0,9%. HPpCD a fost obținut de la Sigma Chemical Co. iar forma pulbere (HPpCD-H107; Sigma Chemical Co. Aldrich, St. Louis, MO) a fost utilizată în toate administrațiile sc și în forma testată în cultura celulară (HPpCD-C0926; Sigma Chemical Co. Aldrich) a fost utilizată pentru toți administrarea intratecală. Ca martor pentru injecția salină, alte pisici normale au fost injectate simultan sc (n = 2) și intratecal (n = 2) cu volume similare de ser fiziologic.

Pentru a controla posibilele diferențe între HPβCD disponibil de la Sigma Chemical Co., un produs utilizat în studiile publicate la șoareci (8, 9) și un preparat aprobat de FDA pentru utilizare la pacienți (clasa Trappsol-Pharm, dezvoltarea tehnologiilor ciclodextrinei, Inc, High Arcuri). (FL), Trappsol a fost administrat la patru pisici: o doză de 8.000 mg/kg greutate corporală sc (n = 2) și o doză de 4.000 mg/kg greutate cerebrală intratecal (120 mg pentru greutatea creierului de 30 de grame; n = 2).

Testarea răspunsului evocat al trunchiului cerebral.

La pisicile normale, studiile BAER au fost efectuate la fiecare două săptămâni după administrarea HPpCD în grupurile 2, 3 și 4 pentru un total de 12 săptămâni și au fost efectuate în fiecare săptămână în grupul 5, în total 12 săptămâni. La pisicile cu boală NPC, studiile BAER au fost efectuate la vârsta de 16 săptămâni.

metode statistice.

Valorile medii și SD-urile pre-timpului, timpului liniei centrale și formelor de undă V/I din fiecare grup au fost calculate pentru a descrie datele și s-a folosit un test t cu două cozi nepereche pentru a compara datele între diferite grupuri. Se dau valori semnificative ale lui p

Discursurile auditive reprezentative ale trunchiului cerebral au provocat răspunsuri pentru pisicile normale după administrarea HPβCD (Grupul 2-5). Înregistrările pentru grupurile 2-4 au fost făcute la 2 săptămâni după o singură doză de medicament. Înregistrarea pentru grupul 5 a fost făcută la o săptămână după a șasea doză săptămânală de medicament. În grupurile 3, 4 și 5, s-a observat o scădere a amplitudinii formei de undă comparativ cu pisicile netratate (grupa 1). Modificările în grupurile 3-5 au fost atât de severe încât curbele nu au putut fi întotdeauna identificate în mod fiabil (un exemplu este dat pentru grupul 3).

Imagine la dimensiune completă

Pragul auzului, amplitudinea undei V/I și timpul de conducere central au fost măsurate pentru grupurile 1-5 (Tabelul 3). Pisicile din grupele 3 și 4 au arătat o creștere semnificativă a pragului de auz la 2 săptămâni după injectare comparativ cu pisicile neinjectate (grupa 1). Pragul mediu de clic BAER la pisicile martor a fost de 66 dB, în timp ce în grupurile 3 și 4, care au fost tratați cu 4.000 mg/kg și 8.000 mg/kg HPβCD, pragul a crescut la 79 și, respectiv, 81 dB. Această diferență de aproximativ 13 dB între grupuri a fost statistic de încredere (p

Praguri auditive săptămânale după 4000 mg/kg de administrare săptămânală de HPβCD (grupa 5; n = 3). Prima doză a fost administrată imediat după testarea pragului pentru săptămâna 0. Administrarea repetată a HPβCD a dus la o creștere progresivă a pragului auditiv cu o valoare semnificativă statistic (p

Pisicile cu pisici NPC nu au prezentat nicio creștere a pragului de auz după administrarea săptămânală de 1000 mg/kg HPβCD (grupa 7; n = 5) comparativ cu pisicile afectate netratate (grupa 6; n = 8). Ambele pisici tratate săptămânal cu 4.000 mg/kg (grupa 8; n = 2) au prezentat o creștere a pragului de auz și pisicile tratate săptămânal cu 8.000 mg/kg (grupa 9; n = 5) au avut statistic semnificativ (p

Pisicile normale tratate cu intrathecal sau sc Trappsol au prezentat curbe anormale la 1 săptămână după administrare. A arată monitorizarea BAER imediat înainte de injecția intratecală de 120 mg Trappsol; B arată BAER la aceeași pisică 1 săptămână mai târziu. C arată monitorizarea BAER imediat înainte de injecția sc a 8000 mg/kg Trappsol; D, arată BAER la aceeași pisică 1 săptămână mai târziu.

Imagine la dimensiune completă

DISCUŢIE

HPβCD sunt oligozaharide ciclice constând din șapte unități β- (1-4) glucopiranoză (7). HPpCD au un exterior hidrofil și un interior hidrofob, ceea ce le face utile pentru creșterea solubilității în apă a moleculelor hidrofobe cum ar fi colesterolul, steroizii și vitaminele (20). Studiile in vitro folosind β-ciclodextrine au arătat eliminarea semnificativă a colesterolului din liniile celulare neuronale cultivate (21, 22) și non-neuronale (23-25). Sa demonstrat că HPβCD traversează bariera hematoencefalică in vitro (25) și in vivo cu dificultate (7, 26). Cu toate acestea, în studiile pe rozătoare, β-ciclodextrinele au fost administrate în siguranță intratecal și utilizate pentru a îmbunătăți livrarea de medicamente către creier, inclusiv anestezice, peptidă de galanină și estradiol (27-29).

Un prag crescut al auzului fără modificarea timpului central de conducere a sugerat că leziunea HPβCD a apărut în calea auditivă periferică (cohleea sau al optulea nerv) și că posibilele mecanisme ale pierderii auzului includ un efect direct asupra striae vascularis și rolul său în menținerea mediului ionic în interiorul lichidul urechii, spațiu, transducție și mecanisme locomotorii ale celulelor părului interior și exterior și/sau modele de excitare în ieșirile nervoase auditive. Identificarea locului de acțiune al HPβCD în sistemul auditiv periferic este probabil primul pas în depășirea toxicității aplicațiilor HPβCD. Testarea emisiilor acustice ar fi o metodă utilă pentru a evalua funcția celulelor de păr exterioare la pisici, dar nu a fost disponibilă pentru aceste studii. În viitor, histopatologia melcului trebuie efectuată pentru a identifica orice schimbări patologice.

Pe scurt, pierderea auzului după administrarea HPpCD sa dovedit a fi atât dependentă de doză, cât și de durată și poate fi un factor limitativ în utilizarea acestui medicament la doze mari pentru tratamentul bolii Niemann-Pick de tip C. Testarea auditivă este recomandată la pacienții cărora li se administrează doze de 4.000 mg/kg HPβCD sau mai mari pentru a evalua efectul asupra pragului auditiv la acești pacienți.