4-アミノピリジンの神経保護特性
Mar 19, 2022
連絡先：Audrey Hu Whatsapp / hp：0086 13880143964メール：audrey.hu@wecistanche.com
Michael Dietrich、PhD、Hans-Peter Hartung、MD、PhD、FRCP、and Philipp Albrecht、MD
概要
電位依存性カリウム（Kv）チャネルの拮抗薬として、4-アミノピリジン（4- AP）は、いくつかの神経障害の対症療法として使用されます。 多発性硬化症患者の視覚機能と運動能力の改善および倦怠感の軽減は、4-APに起因しています。 その徐放性製剤（ファンプリジン）は、MSの歩行障害の対症療法に承認されています。 有益な効果は、軸索のKvチャネルの遮断によって説明され、それによって脱髄した軸索に沿った伝導が強化されました。 しかし、証拠の増加は、4-APが症候性の作用機序を超えた追加の特性を持っている可能性があることを示唆しています。 このレビューでは、4-APの可能な神経保護機能に関する前臨床および臨床データを要約します。
4-神経疾患におけるファンプリジン
アミノピリジンは、電位依存性カリウム（Kv）チャネルを阻害する、ピリジンのモノアミンおよびジアミノ誘導体のグループです。 特に、2つの広域スペクトルカリウムチャネル遮断薬4-アミノピリジン（4- AP）と3、4-アミノピリジン（3、4- DAP）が治験中の新物質として使用されていますさまざまな神経疾患で。 3、4- DAPはカリウムチャネルのより強力な拮抗薬ですが、4- APは血液脳関門をより容易に通過し1、特に視覚機能の改善に関してMS患者で臨床的に優れていました2。 、3認知、4および歩行速度。1さらに、4- APは、MS.5,6以外の神経疾患における神経伝導を促進することが報告されています。
健康な軸索では、チャネルKv1.1とKv1.2はランヴィエ絞輪の近くに集まっています。7これらのチャネルは脱髄後に露出し、脱髄セグメントを通って移動します。 同時に、これらのチャネルの発現は数倍に増加します8。Kvチャネルのこの誤った方向の再分配は、活動電位の伝達を損ない、永続的な障害につながります。 4- APは、これらの露出したカリウムチャネルをブロックし、信号伝達を強化します。9,10Kv1.3チャネルは、ヒトT細胞で発見され11、MS脳の炎症性浸潤物で高度に発現していることがわかりました12。マクロファージ、ミクログリア、およびエフェクターメモリーT細胞で発現します。13選択的および非選択的Kv1.3チャネルブロッカーは、細胞増殖および炎症誘発性サイトカイン分泌を阻害することにより、免疫調節特性を提供する可能性があります。多発性硬化症の症候性治療は、患者の薬物血中濃度が予測不可能であり、過剰投与はてんかん発作や意識障害のリスクと関連しているためです。15–18したがって、4-APの徐放性製剤であるファンプリジンが開発されました。その後、多発性硬化症の歩行障害の症候性治療が承認されました。19–23興味深いことに、最近では、これらのウィドに加えて、証拠が増えていることが示唆されています。 症状の影響が認められているため、4-APには追加の保護特性がある可能性があります。
InVitroモデルを使用した4-APの評価
インビトロでは、4-APの神経保護効果が多くのモデルで観察されています。 FUSおよびSOD1遺伝子の変異を有する筋萎縮性側索硬化症の患者の人工多能性幹細胞から分化した運動ニューロン（MN）が4- APに曝露されると、イオンチャネルの不均衡が是正され、ニューロン活動レベルが上昇し、細胞内網状組織ストレスが減少し、カスパーゼの活性化が弱まりました。 変異型MNは、より低いナトリウム電流とNa + / K +比を示しました。これは、少なくとも部分的には、それらの過興奮の理由である可能性があります。 これは、4- AP治療後に逆転し、カリウム電流が減少し、MNの自発的活動パターンとシナプス入力が回復しました。24 4- AP治療により、アミロイドで攻撃されたヒトミクログリアからの炎症誘発性メディエーターの放出が減少しました。アミロイドベータで処理されたミクログリアの上清に浸されたベータおよび保護された培養ラット海馬ニューロン。254-AP誘導体は、パーキンソン病のin vitroモデルにおいて、-シヌクレインの蓄積、酸化、炎症、およびRhoキナーゼの活性化を低下させたと報告されています。他のinvitro研究では、4- APがcAMP応答要素結合タンパク質のリン酸化を増加させ、ラット新生児小脳顆粒ニューロンに作用するグルタミン酸、NMDA、および3-ニトロプロピオン酸による細胞ストレスから保護されたことが報告されました。 グルタミン酸は、4- APで前処理された細胞でも生存率の低下をもたらしますが、カスパーゼの有意な活性化はありません-3。 これらの観察結果は、4- APが主に壊死性興奮毒性に対して有効であることを示唆しています27。また、初代神経細胞培養物を酸素-グルコース欠乏またはウアバイン/DL-3- -ベンジルオキシアスパラギン酸毒性から保護することも示されました28。
Cistancheの神経保護効果
4-APに関する前臨床invivo研究
いくつかの研究では、さまざまな疾患モデルにおける4- APの保護効果が調査されています（表1）。 末梢神経損傷の神経挫滅モデルでは、予防的および早期の4- AP治療により、神経伝導速度の回復が促進され、髄鞘再形成が促進され、軸索領域が増強されました。 後者の観察は、電気刺激後に現れるものと同様の効果、例えば、神経脳由来神経栄養因子（BDNF）レベルの上昇によって説明されました29。アルツハイマー病のモデルでは、スプラーグドーリーの海馬へのアミロイドベータの注射ラットはニューロンの損傷を誘発し、ミクログリアの活性化を高めました。 1 mg / kg 4- APの毎日の投与は、ミクログリアの活性化を抑制し、神経保護を提供することがわかりました。 これは、活性化ミクログリアにおける非不活性化外向き整流Kプラス電流を遮断し、炎症誘発性サイトカインの細胞産生を減少させる4- APの能力に起因しました。25カイニン酸誘発性海馬神経毒性のinvivoモデルを使用した調査により、{ {11}}非競合的NMDA受容体拮抗薬MK-801およびアデノシンA1拮抗薬8-シクロペンチルテオフィリンによって無効にされる可能性のあるAP。 これらの観察結果は、NMDA受容体がこのモデルの4- APを介した保護に関連していることを示唆しています。30ルイスラットの自己免疫神経障害の動物モデルでは、4-APは臨床的重症度と病理学的電気生理学的所見を改善しました。 著者らは、炎症の急性期における高い膜電位は神経毒性である可能性があるため、初期段階でナトリウムを介した内向き電流を遮断することによって軸索保護が提供されることを示唆した。 慢性期では、カリウムを介した外向きの電流を遮断することにより、神経伝導が改善される可能性があります。
実験的自己免疫性脳脊髄炎（EAE）、MSの主要な特徴を複製する免疫介在性CNS炎症のモデルでは、Kvチャネル遮断は、潜在的にKv1.3サブファミリーのチャネルの遮断と軸索脱髄の減弱によってT細胞活性化を阻害することが報告されていますアストログリアのK.3.1チャネルに作用して変性し、BDNFシグナルを誘発する可能性があります。 リン。 SJLマウスのプロテオリピドタンパク質誘発性EAEでは、4- AP治療により、病理学的に確認されたデジタルスコアが大幅に改善されました。 グリア線維性酸性タンパク質の発現は、4- AP処理マウスでダウンレギュレーションされることが観察され、T細胞の活性化とTh1/17分極が緩和されました。 ただし、C57BL / 6マウスの慢性ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質（MOG）ペプチド誘発性EAEモデルでは、4-APはEAEコースを変化させませんでした5。別の研究でも{{19}の効果を調査しました。 } C57BL / 6マウスのMOG-EAEモデルのAPであり、症候性であるが疾患修飾効果は報告されていません。 予防的または治療的4-AP治療は、デジタルEAEコースの重症度を軽減しませんでしたが、4- AP治療動物は、フットプリントおよびロータロッド分析によって評価された運動性の改善を示しました。 脊髄の脱髄、ニューロンの損傷、および脳の体積変化のMRIイメージングは変更されていません。 CD4 * T細胞の増殖、IL17、またはIFN-γ産生も影響を受けませんでした。3
最近では、神経伝導の増強に対する症候性の影響とは別に、4- APがC5BL6マウスのMOGペプチド誘発性実験的視神経炎（EAEON）中の網膜神経変性を予防できることを実証しました。 OCT）イメージング、視覚機能検査、および組織学的評価により、予防的および治療的4- AP投与の両方で、EAEONのモデルにおける網膜内層の変性の程度の減少が観察されました。 このモデルでは、4- APは、スフィンゴシン-1-リン酸受容体モジュレーターフィンゴリモドによる免疫調節治療の効果を増強し、独立した作用機序を示唆しています。 この効果はフィンゴリモド単独に限定されず、他のMS免疫調節薬と組み合わせた4-APに適用可能であると考えるのが妥当です。 私たちの研究では、視神経組織学により、フィンゴリモドとは対照的に、4- APはミクログリアの活性化および/またはリンパ球またはマクロファージの浸潤に有意な影響を及ぼさないことが明らかになり、保護効果が抗炎症モードに関連していないことが示唆されましたアクションの。 これと一致して、4- AP治療はEAE誘導を妨害せず、T細胞再刺激アッセイによって検証されました。 さらに、非炎症性視神経挫滅モデルでも4- AP治療下で網膜神経変性からの有意な保護が観察されましたが、ここでは、フィンゴリモドは効果がありませんでした。 興味深いことに、in vitroでは、4- AP処理は網膜神経節細胞を直接保護できませんでした。代わりに、組織学およびin vitro実験により、4-APを介したミエリンおよびオリゴデンドロサイト前駆細胞の安定化が示されました。 この効果は、カルシウム流入の増加と活性化T細胞（NFAT）の核因子の核転座に関連していた。 4- APは、イノシトール三リン酸レベルを上昇させ、それによって細胞内カルシウム貯蔵からのカルシウム放出を引き起こすことにより、カルシウム恒常性を調節することが以前に示されています。 ただし、脱髄モデルにおける4- APに関する追加の研究、たとえば、キュプリゾン治療または誘導性オリゴデンドロサイトアブレーションを伴うトランスジェニックマウスモデルは、これらの状態を確認するのに役立つ可能性があります。 脱髄の動物モデルにおける既存の研究は、主に活動電位を回復する4- APの能力に焦点を合わせていますが、乏突起膠細胞のさらなる調査を欠いています（図）。
これらの効果をinvitroで得るために必要な用量は、患者で達成される濃度よりも約100-1、000高いことに言及することが重要です。 したがって、追加または他のメカニズムが、invivoおよびinvitroで行われた観察に関連している可能性があります。 これらには、カリウム漏出の遮断による脱髄軸索のエネルギー散逸の減少、および運動性の増加と運動の増加に間接的に起因する脳のより強力な保護および修復能力が含まれますが、これらに限定されません。
さらに、4- APの免疫調節メカニズムを除外することはできません。特に、SJLマウスのPLP誘発性EAEでT細胞活性化とTh1 / 17分極の低下が実証されているためです。3さらに、他の疾患モデルの前臨床研究でミクログリアによる炎症誘発性メディエーターの活性化の減弱と放出の減少。 これらの物議を醸す結果は、免疫細胞が多かれ少なかれ治療戦略に影響を受けやすい、さまざまな動物モデルの多様な病理学的メカニズムを強調しています。 私たちの結果と、C57BL6マウスのMOGペプチド誘発性EAEの症候性効果のみに関する以前の報告との不一致は、少なくとも部分的には、（1）他の人が100ugおよび600ug/マウス/日の用量を使用したための投与量の違いによって説明される可能性があります。一方、250ug/マウス/日を投与しました;（2）治療期間（Göbeletal *、Moriguchi et al、3およびDietrich et al、 "それぞれ40、60、および90日）; （3）マウスあたり200 ugのMOGを使用したのに対し、他のマウスでは100 ugのMOGしか使用しなかったため、免疫化に使用したMOGの量。 最近の研究は、エフェクターと制御性T細胞およびB細胞のバランスを変えることにより、EAEの誘導と重症度に影響を与える腸内細菌叢の役割に焦点を当てています。 げっ歯類の微生物叢は動物施設間で異なる可能性があり、その結果、EAEの重症度、経過、さらには治療に対する反応さえも異なります。 まとめると、これらの要因が研究結果の不均一性を説明している可能性があります。
Cistancheの神経保護効果
MS患者における4-APの臨床的アプローチ
1980年代以降のいくつかの臨床試験では、MS患者における4-APの有益な効果がすでに示唆されています。 とりわけ、彼らは運動40-2と視覚機能-44と倦怠感の改善を確認しました。5-7しかし、研究の限界、均質な研究デザインの欠如、および患者数の少なさにより、{{ 5}}通常の当局によるAPであり、30年以上にわたって適応外使用につながる4。一方、これらの研究のいくつかは、徐放性製剤（SR -4- APまたはファンプリジン）の開発を促進した。彼らは、元の即時放出化合物の血漿レベルが一貫性がなく、予測できないことを発見しました。 SR -4- APを使用した最初の臨床試験は、1997年にSchwid et al。49によって実施され、歩行速度の大幅な改善と筋力の改善傾向を示しています。
徐放技術システムは、ElanPharmaceuticalsによって開発されました。 それは、胃腸酵素による拡散および侵食による放出を制御する独自のポリマーマトリックスからなる、いわゆるマトリックス薬物吸収システムを使用した。 これにより、血漿中薬物レベルのピークが低くなり、作用期間が長くなりました。1最初に、SR-4-APは4つの試験でテストされました。 2007年、Goodman et al.1は、MS患者36人を対象に、1日2回10から40mgまで5mgずつ漸増する用量設定試験を実施しました。 Timed 25 Foot Walk Test（T25FW）では、有意な変化は観察されませんでしたが、データを歩行速度（ft / s）に変換する事後分析は有意に達しました。 さらに、自己申告による倦怠感の改善が観察されました。 2008年の用量比較試験（無作為化、二重盲検、プラセボ対照）で、Goodman et al.2は206人の患者を募集し、プラセボまたは10、15、または20mgを1日2回投与しました。 繰り返しますが、歩行速度の改善を比較する事後分析では、プラセボと比較して、すべての治療グループを個別に、およびプールされたすべてのSR-4-AP治療患者で有意に優れた結果が見つかりました。 プラセボ被験者と比較して、10-mgおよび15-mg治療群ではミューズ強度が改善されましたが、20mg治療群では改善されませんでした。 その後の2つのフェーズⅢ臨床試験（21-週の二重盲検プラセボ対照無作為化試験、301人の患者と14-週の二重盲検プラセボ対照試験、239人の患者）で、10mgを1日2回投与しました。患者は、T25FWの一貫した改善によって定義される、レスポンダーグループとノンレスポンダーグループに分けられました。両方の研究で、歩行速度の増加は、ノンレスポンダーまたはプラセボグループと比較して有意でした。 さらに、レスポンダーの12-アイテムMSウォーキングスケール（MSWS -12）スコアが改善されました。2122
これらの研究のオープンラベル延長試験では、薬物離脱後に臨床的改善が失われたが、SR -4- AP.Ampyra / Fampyra、SRの錠剤製剤の治療を再開してから2週間後に戻ったことが実証されました{ {3}} APは、MS患者の歩行を改善するために、2010年1月に食品医薬品局から完全な承認を受けましたが、2011年には欧州医薬品庁（EMA）から条件付きの販売承認のみを受けました。 言及された試験に基づいて、承認は、より長期的な有効性および安全性データを提供するための規定の対象となりました。 そのため、フェーズIIの探索的調査（MOBILE）とフェーズIの確認調査（ENHANCE）が開始されました。
132人の参加者による探索的MOBLE研究では、患者のグローバルな変化の印象（PGIC）、MSWS -12、およびTimed Up and Go（TUG）の速度の改善が見られました23。 SR -4- AP、確認的強化試験（646人のMS患者で1日2回10mg）を実施しました。 MOBILE試験で報告された改善に加えて、著者らは、29- Item MS ImpactScaleでSR-4-AP治療を受けた患者の有意な改善を発見しました。5その後、EMAはSR{の無条件の承認を与えました。 {11}}歩行障害のあるMS患者の治療のためのAP。 901人の患者を対象としたENABLEフェーズの観察研究では、SR -4- APによる治療が、現実の環境での自己認識の身体機能と精神的健康によってMS患者に有益であることが示されました2（表2）。
上記の網膜神経変性からの保護に関する有望な前臨床データに基づいて、私たちのグループは、遡及的多施設OCT研究を実施し、継続的な4-AP療法を受けている52人の患者とすべての関連する共変量に一致する51人の対照の間で網膜神経変性を縦断的に比較しました。事前定義されたマッチングアルゴリズムを使用します。 実験データと一致して、同時4- AP療法中、黄斑網膜神経線維層の変性は2年間で減少しました。 ただし、これらの所見は、特に効果量が低く、乳頭周囲網膜神経線維層および黄斑神経節細胞/内網状層の菲薄化率がグループ間で有意に異ならなかったため、独立した理想的には前向きコホート研究で裏付ける必要があります。 。 mRNFLのみに対する4APの保護効果のこれらの不一致は、pRNFLでもMcGillでも、簡単には説明できません。 4APはEDSS3。5-5の患者の歩行障害を改善するためにのみ認可されているため、分析された変化率は、急性視神経炎を伴わずに、疾患の後期に調査されたことに言及することが重要です。 このような設定では、非常に微妙な網膜の変化のみが発生し、治療効果を検出するには大規模なコホートが必要になります。 したがって、患者を対象とした後ろ向き研究は、保護的治療効果を確実に検出するのに十分な力がなかったことは確かであり、結果の1つだけが陽性であることが判明したことは驚くことではありません。 おそらく、mRNFLは治療効果を検出するための最も感度の高い層でした。5 "
要約すると、インビボでの証拠の増加は、4- APが、そのよく知られた症候性効果に加えて、神経変性を予防することにより、EAEONの疾患経過およびおそらくMSの患者さえも変更できることを示唆している。 予備的なinvitroの証拠は、細胞のカルシウムレベルとNFAT経路の関与を示唆していますが、免疫性炎症性脱髄における4-APの神経保護効果の根底にある正確な分子メカニズムを解明するためにさらなる調査が必要です。 これらの所見は、前向き無作為化比較臨床試験で確認された場合、MS治療戦略に著しい影響を与える可能性があります。
Cistancheの効果
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