Сравнительное исследование фармакодинамического эффекта различных препаратов ботулотоксина типа А
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ (загрузить статью)
Авторы: SUNG-BEOM KIM, MS; BHUPAL BAN, PHD; KEUN-SUK JUNG, BA, and GI-HYEOK YANG, PHD*
РЕЗЮМЕ Поскольку на мировом рынке появляется все большее количество препаратов ботулотоксина (BoNT), возникла клиническая потребность в сравнении фармакологических профилей этих препаратов.
ЦЕЛЬ В ходе этого исследования осуществлялось сравнение трех различных препаратов: онаботулинумтоксинA (ona-BoNT/A), абоботулинумтоксинA (abo-BoNT/A) и Нейронокс (neu-BoNT/A) на мышиной модели путем анализа воздействия на нервно-мышечную передачу (DAS-анализа пальцевого отведения).
МЕТОДЫ Эффективность, длительность эффекта и индекс безопасности каждого препарата определялись после однократного введения в икроножную мышцу правой конечности (0-240 ЕД/кг массы тела препарата neu-BoNT/A или ona-BoNT/A; 0-600 Единицы Спейвуда/кг массы тела препарата abo-BoNT/A).
РЕЗУЛЬТАТЫ Препараты neu-BoNT/A (внутримышечное введение (ВМ), средняя эффективная доза (ЕД50) составляла 11,2 ± 2,7 ЕД/кг) и ona-BoNT/A (ВМ ЭД50 составляла 11,9 ± 2, 4 ЕД/кг) имели подобные эффекты относительно степени мышечной слабости при значительно меньших дозах, чем abo-BoNT/A (ВМ ЭД50 составляла 41,2±2,4 ЕД/кг; p < .001). Индекс безопасности (соотношение между ВМ ЭД50 и средней летальной дозой ВМ (ЛД50)) препарата neu-BoNT/A (10,7±2,6 ЕД/кг) также был подобен показателю препарата ona-BoNT/A (10,3± 1,3 ЕД/кг), но значительно выше, чем у abo-BoNT/A (5,9 ± 0,4 ЕД/кг; p < ,02). Результаты применения препаратов neu-BoNT/A и ona-BoNT/A также оказались сопоставимыми по показателям DAS-анализа и восстановлению массы тела до 29 дня.
ВЫВОД Препараты neu-BoNT/A и ona-BoNT/A могут быть взаимозаменяемыми и использоваться на основе простого соотношения дозы.
Все авторы являются сотрудниками компании “Медитокс, Инк.” (Medytox Inc.), Корея.
Ботулинические токсины (BoNTs), производимые бактериями Clostridium botulinum, являются сильнейшими токсинами, которые широко используют для достижения паралича путем ингибирования высвобождения ацетилхолина в нервно-мышечный синапс.1 Существует семь серотипов (типов A-G), и медицинской практике, например, для лечения косоглазия, гемифациальных спазмов и спастичности.2,3
На рынке доступны пять препаратов BoNT типа A (BoNT/A): онаботулинумтоксинA (ona-BoNT/A; БОТОКС, “Аллерган Инк.” (Allergan Inc.), Ирвайн, Калифорния), или ботулинумтоксин A (abo-BoNT/A ;Диспорт, “Ипсен Лимитед” (Ipsen Limited.), Рексем, Великобритания), BTXA (Институт Ланьчжоу, Китай), инкоботулинумтоксинA (inco-BoNT/A; Ксеомин, “Мерц” (Merz), Франкфурт-на-Майне, Германия ) и Нейронокс (nue-BoNT/A “Медитокс, Инк.” (Medytox Inc.), Чхонвон, Южная Корея). Несмотря на широкое клиническое применение, сравнительные соотношения доз или коэффициенты пересчета препаратов BoNT остаются противоречивыми, поскольку было доказано, что они имеют отличия относительно показателей эффективности и системного действия. -BoNT/A для клинического применения варьируется, даже при одинаковых показаниях для применения, таких как цервикальная дистония (1:3-1:5),6,7 соотношение дозы друг к другу для inco-BoNT/A и ona-BoNT/A не дает значительной разницы в плане эффективности и побочных эффектов для лечения цервикальной дистонии.8 Впрочем, вопрос о том, существует ли простой коэффициент пересчета доз для препаратов BoNT, остается противоречивым9. Поэтому существует необходимость в более глубоком понимании сравнительных соотношений доз.
Neu-BoNT/A был одобрен для лечения блефароспазма в Южной Корее в 2006 году, и недавно он стал широко использоваться в Азии и Латинской Америке. В ходе исследования препарат вводился мышам путем внутримышечной (ВМ) инъекции с целью сравнения показателей эффективности, продолжительности действия и индекса безопасности препарата neu-BoNT/A с препаратами ona-BoNT/A и abo-BoNT/A. Результаты этого фармакодинамического исследования на животных могут быть полезны для применения в клинических условиях и для фундаментального исследования этого недавно изготовленного препарата BoNT/A.
Материалы и методы
Животные
Самки мышей ICR CD1 (18-23 г; компания “Ориент Био, Инк.” (Orient Bio, Inc.), полученные от “Чарльз Ривер” (Charles River), Соннам, провинция Кёнги, Корея) распределены по группам по 10 человек содержались при 12-часовом цикле света-темно-виз свободным доступом к пище и воде. Комитет по вопросам использования испытуемых животных компании “Медитокс, Инк.” утвердил это исследование в соответствии с законодательством о защите животных.
Приготовление и введение токсина
Содержание каждого флакона разводили и вводили в соответствии с процедурой, описанной выше.4 Три препарата BoNT/A (neu-BoNT/A, ona-BoNT/A и abo-BoNT/A) восстанавливались в одинаковом объеме солевого раствора для каждого эксперимента. Для удобства 500 s.ЕД (единиц Спейвуда) abo-BoNT/A приняли за 100 ЕД, поэтому полученные данные по abo-BoNT/A умножались на пять. После восстановления препараты последовательно разводили с применением солевого раствора до девяти доз (0,0; 0,5; 1,0; 5,0; 10,0; 30,0; 60,0; 120,0; 240,0 ЕД/кг массы тела). Одна ОД препарата neu-BoNT/A рассчитывалась путем измерения средней летальной дозы (ЛД50), введенной внутрибрюшно (ВЧ), у самок мышей ICR CD1.
Все мыши получали однократно внутримышечную инъекцию 5 мкл нейротоксина или раствора (физиологического) в головку икроножной мышцы правой конечности с помощью иглы 28-G шприца Гамильтон 25 мкл. Для каждого эксперимента мышь 10 вводили одну дозу, введение выполняли последовательно, от низкой до высокой концентрации. Эксперименты повторялись три-шесть раз.
Анализ воздействия на нервно-мышечную
В ходе исследования был применен модифицированный анализ пальцевого отведения (DAS).4,10 Участники слепого исследования, которые делали инъекции и наблюдали за ходом процесса, отдельно оценивали стартл-рефлекс, при котором животное разгибает задние конечности и разводит пальцы. Степень пальцевого отведения оценивали по 5-балльной шкале (от 0 = нормальный до 4 = минимальный отвод пальцев и разгибание конечности). Средняя эффективная доза (ЭД50) и средняя летальная доза (ЭД50) при внутримышечном введении были рассчитаны на основе пик-эффекта по результатам DAS-анализа для каждой дозы и количества погибших мышей.
ЭД50, ЛД50 при внутримышечном введении и индекс безопасности
Дозы, после введения которых было получено значение расслабления мышц, равное половине от максимальной величины (ВМ ЭД50), рассчитывались с помощью уравнений логарифмической регрессии для показателей пик-эффекта по шкале DAS-анализа для каждого препарата. Значение расслабления, равное половине максимального, соответствовало пункту 2 по шкале DAS-анализа. Пик эффект по шкале DAS-анализа обычно наблюдался на 2 день.
Дозу, после введения которой половина мышей в каждой группе погибла, определяли как ВМ ЛД50. За мышами наблюдали в течение 4 дней после инъекции, поскольку большинство мышей с тяжелыми симптомами погибли в течение 4 дней. Индекс безопасности рассчитывали путем деления ВМ ЛД50 на ВМ ЭД50. 4 Это соотношение отражает диапазон значений индекса безопасности, в котором можно эффективно вводить препарат, а также взаимосвязь между средней летальной дозой и средней расслабляющей дозой.
Статистический анализ
Сравнение значений и индексов безопасности ВМ ЭД50 и ВМ ЛД50 производилось с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) и t-критерия по полученным результатам. Продолжительность действия сравнивали с помощью двухфакторного анализа ANOVA, однофакторного анализа ANOVA и t-критерия для сравнения значений в зависимости от времени. p<.05 было принято за уровень статистической значимости.
Результаты
Реакция на дозу по шкале DAS-анализа
Все препараты вызывали зависимое от дозы увеличение значений по шкале DAS-анализа, что можно увидеть на графике, на котором отмечены дозы и соответствующие максимальные реакции по шкале DAS-анализа (рис. 1). Объемы введенных токсинов neu-BoNT/A и ona-BoNT/A, эффект которых соответствовал пункту 4 по шкале DAS-анализа на 2 день, были одинаковыми (120 ЕД/кг массы тела), тогда как при применении abo-BoNT/ A требуется введение большего объема для достижения такого же эффекта (300 s.ОД/кг массы тела). Уравнения для определения соответствующей кривой логарифмической регрессии: y = 0,8454Ln(x)—0,0679 для шести флаконов препарата neu-BoNT/A, y = 0,8371Ln(x)—0,1122 для шести флаконов ona-BoNT/ A и y = 1,1109Ln(x)-1,9939 для трех флаконов abo-BoNT/A. Кривые DAS-анализа для neu-BoNT/A и ona-BoNT/A были почти идентичными (рис. 1).
Продолжительность действия и масса тела
Хотя при введении дозы 60 ЕД/кг массы тела препаратов neu-BoNT/A и ona-BoNT/A, а также 150 s.ОД/кг массы тела препарата abo-BoNT/A получали сопоставимые результаты по шкале DAS-анализа, abo- BoNT/A продемонстрировал высокую эффективность (день 3 и 10, p < .05). Схемы восстановления к 29-му дню после инъекции были сопоставимыми для всех препаратов. Показатели по DAS-анализу возрастали в течение 2 дней после инъекции, быстро восстанавливались до 7-го дня, а затем медленно продолжали восстанавливаться (рис. 2А). При этих дозах не было заметно существенного различия в продолжительности действия препаратов neu-BoNT/A и ona-BoNT/A до 29 дня (рис. 2А). Более того, масса тела мышей, которым вводили одинаковое количество препарата (60 ЕД/кг массы тела) neu-BoNT/A или ona-BoNT/A, восстанавливалась аналогичным образом (рис. 2B).
Рис. 1. Крива залежності максимального показника за шкалою пальцевого відведення (DAS) від дози. Доза зазначається в ОД/кг маси тіла. Усі криві представляють собою максимально точні логарифмічні криві регресії та середні значення, отримані в ході трьох-шести експериментів. Середні ефективні дози визначаються за цим графіком як дози, що призводять до ефекту, який відповідає пункту 2 за шкалою DAS-аналізу
ВМ ЭД50, ЛД50 и индекс безопасности
ВМ ЭД50 и ЛД50 для препаратов neu-BoNT/A и ona-BoNT/A были сопоставимыми, но более низкими, чем для abo-BoNT/A (таблица 1), что свидетельствует о том, что аналогичной степени расслабления можно достичь при введении той же дозы препаратов neu-BoNT/A и ona-BoNT/A и большей дозы препарата abo-BoNT/A.
Рис. 2. Тривалість дії (A) та відновлення маси тіла (B). Всі криві представляють собою середні значення, отримані протягом трьох-шести експериментів. Зірочками позначені значні відмінності між препаратами Нейронокс та абоботулінумтоксинA (p < .01).
Согласно данным в таблице 1 индекс безопасности препарата abo-BoNT/A был значительно ниже, чем препаратов neu-BoNT/A и или-BoNT/A, что указывает на то, что соотношение ВМ ЛД50 – ВМ ЭД50 было ниже, чем для двух других препаратов изготовленного препарата BoNT/A.
Обсуждение
Различия в чистоте и составе имеющихся на рынке препаратов BoNT/A могут влиять на их фармакодинамику. В ходе этого исследования была установлена зависимость реакции от дозы, продолжительность действия и индекс безопасности neu-BoNT/A для мышей, а также было сравнено результаты применения препарата с результатами, полученными для ona-BoNT/A и abo-BoNT/A.
Взаимосвязь доза-реакция при применении препаратов neu-BoNT/A и ona-BoNT/A не изменялась с точки зрения расслабления мышц (рис. 1), хотя реакция при применении препарата abo-BoNT/A была слабее, чем у случае других двух препаратов, а коэффициент пересчета дозы для или-BoNT/A и других двух
препаратов варьировался в зависимости от дозы. Таким образом, соотношение друг к другу для препаратов neu-BoNT/A и ona-BoNT/A может быть оправдано, но нам не удалось определить фиксированное независимое соотношение дозы для препаратов neu-BoNT/A и abo-BoNT/A.
Более высокие индексы безопасности означают больший разрыв между ЭД50 и ЛД50. 4 Было установлено, что abo-BoNT/A имел самый низкий индекс безопасности – примерно вдвое меньше других двух препаратов (табл. 1), несмотря на то, что neu-BoNT/A и ona-BoNT/A имели аналогичные индексы безопасности. Это свидетельствует о том, что соотношение между ВМ ЛД50 и ВМ ЭД50 для neu-BoNT/A не отличается от такого соотношения для ona-BoNT/A. Значения ВМ ЭД50 и ВМ ЛД50 отличались от значений, полученных ранее во время экспериментов на швейцарских мышах Вебстер. индексов безопасности для препаратов ona-BoNT/A и abo-BoNT/A были подобны предыдущим значениям (1.8).4
ВМ ЛД50 отображает количество поступающего из мышцы (целевого участка) токсина и используется для расчета индекса безопасности. Теоретически, токсин, распространяющийся с места инъекции, может влиять на уровень летальности, поэтому ВМ ЛД50 не следует путать с ВП ЛД50, которые определяются как единицы токсина.4 Индекс безопасности, установленный для neu-BoNT/A, свидетельствует о том, что этот препарат может распространяться с целевого участка и проникать в системное кровообращение подобно ona-BoNT/A. Другие фармакодинамические свойства препарата neu-BoNT/A также подобны ona-BoNT/A, в частности длительность эффекта и восстановление массы тела (рис. 2).
Различия в значениях индекса безопасности для препаратов neu-BoNT/A и-BoNT/A могут быть обусловлены разницей в молекулярной массе (900 кДа и 500-900 кДа соответственно) и составе (500 мкг альбумина на флакон и 125 мкг альбумина плюс 2, 5 мг лактозы на флакон).4,5 Эти отличия могут влиять на стабильность и проницаемость в месте инъекции.
Несмотря на существование ограничений в применении этих данных непосредственно к людям10 и необходимости дальнейших исследований, наши результаты свидетельствуют о том, что перерасчет одной дозы в соотношении 1:1 возможен, поскольку кривые доза-реакция для препаратов neu-BoNT/A и ona -BoNT/A идентичны. Наши выводы согласовываются с выводами двух предварительных клинических исследований, в ходе которых были получены показатели эффективности и индекс безопасности препарата neu-BoNT/A, сопоставимые с показателями для ona-BoNT/A при лечении эссенциального блефароспазма и спастичности при церебральном параличе.11,12
Ссылки
1. Simpson LL. The origin, structure, and pharmacological activity of botulinum toxin. Pharmacol Rev 1981;33(3):155–88.
2. Grazko MA, Polo KB, Jabbari B. Botulinum toxin A for spasticity, muscle spasms, and rigidity. Neurology 1995;45 (4):712–7.
3. Jankovic J, Schwartz K, Donovan DT. Botulinum toxin treatment of cranial-cervical dystonia, spasmodic dysphonia, other focal dystonias and hemifacial spasm. J Neurol Neurosurg Psychiatr 1990;53(8):633–9.
4. Aoki KR. A comparison of the safety margins of botulinum neurotoxin serotypes A, B, and F in mice. Toxicon 2001;39 (12):1815–20.
5. Aoki KR, Ranoux D, Wissel J. Using translational medicine to understand clinical differences between botulinum toxin formulations. Eur J Neurol 2006;13 (Suppl 4):10–9.
6. Bhaumik S, Behari M. Botulinum toxin A-injection for cervical dystonia. J Assoc Physicians India 1999;47(3):267–70.
7. Ranoux D, Gury C, Fondarai J, Mas JL, et al. Respective potencies of Botox and Dysport: a double blind, randomized, crossover study in cervical dystonia. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2002;72(4): 459–62.
8. Benecke R, Jost WH, Kanovsky P, Ruzicka E, et al. A new botulinum toxin type A free of complexing proteins for treatment of cervical dystonia. Neurology 2005;64(11):1949–51.
9. Rosales RL, Bigalke H, Dressler D. Pharmacology of botulinum toxin: differences between type A preparations. Eur J Neurol 2006;13(Suppl 1):2–10.
10. Aoki KR. Botulinum neurotoxin serotypes A and B preparations have different safety margins in preclinical models of muscle weakening efficacy and systemic safety. Toxicon 2002;40(7): 923–8.
11. Kim K, Shin HI, Kwon BS, Kim SJ, et al. Neuronox versus BOTOX for spastic equinus gait in children with cerebral palsy: a randomized, double-blinded, controlled multicentre clinical trial. Dev Med Child Neurol 2011;53(3):239–44.
12. Yoon JS, Kim JC, Lee SY. Double-blind, randomized, comparative study of Meditoxin versus Botox in the treatment of essential blepharospasm. Korean J Ophthalmol 2009;23(3): 137–41.
