Chemonucleolysis con condroitina solfato ABC endolyase come un romanzo minimamente invasiva di trattamento per i pazienti con intervertebrale lombare ernia del disco

Introduzione

L’uso di chemonucleolysis come un trattamento minimamente invasivo per la cervicale e lombare, ernia del disco intervertebrale (IDH) è stato anticipato per più di 50 anni (1). Sebbene diversi enzimi (tripsina, ialuronidasi, catepsina G, chimotripsina e calpaina) siano stati proposti come agenti terapeutici (2-6), solo due enzimi (chimopapaina e collagenasi) sono stati utilizzati in ambito clinico (1,7). Tra questi, la chimopapaina fu introdotta nel luglio 1963 e divenne ampiamente utilizzata in Europa, Nord America e Australia (8-10). Dopo segnalazioni di gravi eventi avversi, tra cui anafilassi fatale, sanguinamento e complicanze neurologiche (11-16), la produzione di chimopapaina (Chimodiattina, Smith Laboratories Inc., MN, USA) per motivi non scientifici e commerciali cessati nel 2002. Il primo studio clinico sulla collagenasi (nucleolisina) è stato riportato nel 1981 (7). Successivamente, la collagenasi è stata riportata come meno dannosa per le radici nervose spinali e i tessuti perineurali, ma è stata riportata come meno efficace clinicamente della chimopapaina (17). A questo enzima sono stati associati anche gravi eventi avversi (sindrome della cauda equina ed ernia del disco dovuta alla “digestione” dell’anello fibroso) (8,18,19).

È stato previsto un enzima di chemionucleolisi più sicuro ed efficace e, poiché l’endoliasi di condroitina solfato ABC ha mostrato risultati promettenti, è finalmente pronto per essere lanciato nel mercato giapponese.

Condroitin solfato ABC endolyase

Condroitin solfato ABC endolyase è un enzima che catalizza la depolimerizzazione di condroitin solfato. Questo enzima scinde i legami β-1,4-galattosaminici tra N-acetilgalattosamina e acido D-glucuronico o acido L-iduronico. Di conseguenza, l’endoliasi ABC del solfato della condroitina degrada il solfato della condroitina A, il solfato della condroitina B, il solfato della condroitina C e le catene dell’acido ialuronico (figura 1). Il solfato di condroitina è ampiamente distribuito in diversi tessuti di mammiferi, tra cui il nucleo polposo (NP), la pelle, la cornea, l’osso e la cartilagine. Di conseguenza, l’endolyase del solfato ABC della condroitina è un enzima terapeutico potenziale per IDH. Questo enzima prodotto da vari ceppi batterici è già stato studiato. Tra questi, il solfato di condroitina ABC endolyase di Proteus vulgaris è stato il più ampiamente esaminato per l’applicazione clinica.

Figura 1 Schema del meccanismo di chemionucleolisi utilizzando condroitin solfato ABC endolyase. NP, nucleo polposo.

Proteus vulgaris condroitin sulfate ABC endolyase è stato prima purificato da Yamagata et al. nel 1968 (20). L’attività caratteristica era limitata alle catene laterali sopra menzionate, ma non influenzava il cheratan solfato, l’eparina o l’eparan solfato. Questa attività era più specifica di quella di altri enzimi (chimopapaina e collagenasi), precedentemente utilizzati per la chemionucleolisi. Il gene della condroitina solfato ABC endolyase è stato clonato da Sato et al. nel 1994, e l’enzima attivo è stato espresso in Escherichia coli (21). Hamai et al. eseguita ulteriore purificazione di Proteus vulgaris condroitin solfato ABC endolyase dalla frazione di attività exolyase (13).

Studi sperimentali sono stati eseguiti utilizzando modelli animali come criceti, conigli, maiali, cani e scimmie (12,22-27). Tutti gli studi hanno verificato che la condroitina solfato ABC endolyase era marcatamente meno dannosa della chimopapaina ai tessuti circostanti, al sistema nervoso e alle strutture vascolari. Anche con il suo effetto enzimatico selettivo e lieve, sono state ottenute risposte cliniche distinte in tutti i modelli animali. Ad esempio, Takahashi et al. esito favorevole riportato con condroitin solfato ABC endolyase in 59 cani con sintomi e segni di IDH cervicale, toracico e lombare (12). Sette giorni dopo l’iniezione di questo enzima, 45 cani su 48 hanno mostrato sintomi e segni migliorati. Non solo non sono state osservate reazioni avverse, ma anche non sono state osservate recidive in nove cani che sono stati seguiti da 14 a 36 mesi dopo l’iniezione.

Applicazioni cliniche

Considerando questi risultati, sono stati eseguiti studi clinici di fase 1-3 in Giappone. Matsuyama et al. risultati riportati degli studi di fase 2 e 3 sulla chemionucleolisi con condroitin solfato ABC endolyase per il trattamento dell’IDH lombare (Registrazione dello studio clinico n.: NCT00634946) (11). In questo studio, un totale di 194 pazienti ha ricevuto tre diverse dosi di condroitin solfato ABC endolyase (1.25, 2.5, o 5 U) o iniezioni di placebo e l’intensità del dolore è stata misurata utilizzando una scala analogica visiva (VAS) di 100 mm (0 mm che indica “nessun dolore” e 100 mm che indica “il dolore peggiore mai provato”). Le variazioni medie del peggior dolore alle gambe dal basale alla settimana 13 sono state di -31,7 mm (placebo), -46,7 mm (1,25 U), -41,1 mm (2,5 U) e -47,6 mm (5 U). Le differenze sono state significative alla settimana 13 nei gruppi di 1,25 U (P=0,03) e 5 U (P=0,01) rispetto a quelli del gruppo placebo. Nessun paziente è morto o ha sviluppato anafilassi o sequele neurologiche. Il miglioramento dose-risposta nel peggiore dolore alle gambe alla settimana 13 non è stato significativo (P=0,14). Gli autori hanno quindi proposto la dose clinica raccomandata di condroitin solfato ABC endolyase come 1.25 U. Chiba et al. riportati i risultati degli studi di fase 3 sulla chemionucleolisi con condroitin solfato ABC endolyase per il trattamento dell’IDH lombare (28). In questo studio, 163 pazienti hanno ricevuto endoliasi di condroitina solfato ABC (1,25 U) o iniezioni di placebo e l’intensità del dolore è stata misurata utilizzando un VAS da 100 mm. Le variazioni medie del peggior dolore alle gambe dal basale alla settimana 52 sono state -42,3 mm (placebo) e -54.2 mm (condroitin solfato ABC endolyase). La differenza è stata significativa alla settimana 52 nel gruppo condroitin solfato ABC endolyase (P=0,01) rispetto a quello nel gruppo placebo. Nel gruppo di condroitin solfato ABC endolyase, il mal di schiena, la modifica modica di tipo 1 e la diminuzione dell’altezza del disco sono stati frequentemente riportati senza alcuna conseguenza clinicamente rilevante.

In Giappone, il solfato di condroitina ABC endolyase (HERNICORE®, Seikagaku Corporation, Tokyo, Giappone) è stato rilasciato nell’agosto 2018 per il trattamento dell’IDH lombare. Per evitare eventi avversi imprevisti, la prima versione è stata fornita solo agli ospedali con abbondante esperienza nel trattamento dell’IDH lombare. Inoltre, l’indicazione era limitata al contenuto di IDHS (estrusione subligamentosa), esclusa la protrusione. Le IDH non contenute (estrusione transligamentosa e sequestro) sono state escluse dall’indicazione a causa del rischio di perdita enzimatica e del basso effetto terapeutico nel frammento NP sequestrato. Attualmente, la chemionucleolisi con condroitin solfato ABC endolyase viene utilizzata solo per i pazienti con radicolopatia resistente ai trattamenti conservativi convenzionali.

Procedure di iniezione

I pazienti sono stati accuratamente riportati in posizione prona. Durante la procedura, un fluoroscopio è stato posizionato al centro del tavolo operatorio per garantire un posizionamento appropriato dell’ago (Figura 2A). In caso di movimento limitato del fluoroscopio, l’inclinazione pelvica è stata frequentemente utilizzata per confermare lo spazio del disco e la traiettoria dell’ago (simile alla posizione reclinata laterale). Dopo aver segnato la posizione di ingresso della pelle, la pelle è stata disinfettata e coperta con un drappo chirurgico. In anestesia locale, l’ago spinale a 22 gauge con stiletto è stato inserito nel centro dello spazio discale utilizzando un approccio posterolaterale dal lato opposto della radicolopatia (Figura 2B). La posizione della punta dell’ago è stata confermata con una vista fluoroscopica posterolaterale durante l’inserimento. La posizione finale della punta (il centro di NP) è stata confermata sia da una vista antero-posteriore che da una vista fluoroscopica laterale. L’uso del mezzo di contrasto è stato vietato nell’intero processo. Lo stiletto è stato estratto e 1,25 U di condroitin solfato liofilizzato ABC endolyase disciolto in 1,2 mL di soluzione salina è stato iniettato. Per rispondere a eventi avversi imprevisti come l’anafilassi, è stata stabilita una linea endovenosa prima dell’iniezione e un antibiotico è stato somministrato 30 min prima delle procedure sopra menzionate. I pazienti sono stati ricoverati in ospedale il giorno dell’iniezione.

Figura 2 procedure di iniezione per condroitin solfato ABC endolyase. (A) Posizione del paziente e posizionamento del fluoroscopio; (B) un ago spinale di 22 gauge viene inserito tramite l’approccio posterolaterale dal lato opposto della radicolopatia; (C) durante l’inserimento, la posizione della punta dell’ago è confermata da una vista fluoroscopica posterolaterale; (D) la posizione finale della punta è confermata da una vista fluoroscopica anteroposteriore.

Caso rappresentativo

Un caso rappresentativo trattato con chemionucleolisi utilizzando condroitin solfato ABC endolyase è mostrato nella Figura 3. Questo uomo di 33 anni presentava dolore alla gamba sinistra (dermatoma L5) che era iniziato 3 mesi prima di visitare la nostra clinica ambulatoriale. L’esame neurologico non ha rivelato alcuna apparente debolezza muscolare. La risonanza magnetica ponderata T2 lombare (MRI) ha rivelato un IDH lombare L4/5 di tipo centrale (Figura 3A). Il sollievo dal dolore alle gambe dopo l’iniezione di condroitin solfato ABC endolyase si è verificato gradualmente per un periodo di 2 settimane ed è stato associato a mal di schiena di nuova concezione. La risonanza magnetica eseguita 2 mesi dopo l’iniezione ha rivelato una riduzione dell’IDH lombare (Figura 3B) e una riduzione dell’altezza del disco. Brandner et al.l’indice del disco calcolato dalle radiografie preoperatorie e postoperatorie ha rivelato che il Brandner anteriore et al.l’indice del disco era diminuito da 0,375 a 0,195 (29). Questo cambiamento era stato precedentemente riportato decorso generale per la chemionucleolisi. Clinicamente, il paziente si è lamentato di una lombalgia persistente di nuova concezione 3 mesi dopo l’iniezione. Questo tipo di lombalgia era già stato riportato in precedenti studi di fase (11,28). Poiché il dolore poteva essere controllato dai farmaci, il paziente è stato osservato su base ambulatoriale.

Figura 3 Un caso rappresentativo di chemionucleolisi con condroitin solfato ABC endolyase. Immagini di risonanza magnetica pre-iniezione (A,B) e post-iniezione (D,E). Sono mostrate immagini di risonanza magnetica sagittale (A,D) e assiale (B,E) ponderate in T2. Vengono inoltre mostrate le radiografie di pre-iniezione (C) e post-iniezione (F). Si noti che le radiografie pre-iniezione e post-iniezione hanno rivelato un’altezza del disco ridotta (frecce) dopo l’iniezione di condroitina solfato ABC endolyase.

Discussione

Teoricamente, la chemionucleolisi sembra essere la migliore strategia possibile per il trattamento dell’IDH cervicale e lombare. Sebbene due enzimi (chimopapaina e collagenasi) fossero stati precedentemente utilizzati in ambito clinico (1,7), sono stati riportati gravi eventi avversi come anafilassi, sanguinamento e complicanze neurologiche (11-16). Pertanto, Proteus vulgaris condroitin sulfate ABC endolyase è stato ampiamente analizzato all’inizio degli studi sperimentali per il suo effetto sui tessuti neurali, sui vasi sanguigni e su altre strutture circostanti (ad es., legamento giallo e piastra terminale) (12,22-27). Tutti gli studi hanno rivelato che il solfato di condroitina ABC endolyase ha causato molto meno danni rispetto alla chimopapaina, ad eccezione di NP e cartilagine. Kato et al. microscopicamente osservato cambiamenti nella cartilagine articolare dopo l’iniezione di condroitin solfato ABC endolyase (22,27). Hanno scoperto che i cambiamenti erano più lievi di quelli osservati con chimopapaina e che era possibile rigenerare i condrociti dopo l’iniezione di condroitina solfato ABC endolyase. Questi risultati sono stati osservati anche usando 4-8 volte la dose usata clinicamente. Da questa prospettiva, l’endoliasi ABC del solfato della condroitina può essere definita come enzima matrice-specifico che permette la riproduzione normale di NP (22,24,27).

d’altra parte, gli studi controllati con placebo hanno confermato che eventi avversi si sono verificati in sette pazienti in condroitina solfato ABC endolyase gruppo durante le 52 settimane di osservazione (alterazione della funzione epatica, protrusione del disco intervertebrale, pneumotorace, emorroidi, leiomioma uterino, radicolopatia lombare, e mal di schiena), ma tutte queste risolto o migliorato (11,28).

La procedura di iniezione svolge anche un ruolo importante nel trattamento sicuro. Sebbene i modelli animali abbiano dimostrato che l’iniezione epidurale di condroitin solfato ABC endolyase non ha danneggiato i tessuti circostanti (22), la perdita nello spazio epidurale dovrebbe essere ridotta al minimo per prevenire eventi avversi. Pertanto, abbiamo usato aghi relativamente sottili (calibro 22), che sono stati inseriti dal lato opposto della radicolopatia. Inoltre, gli IDH non contenuti (estrusione transligamentosa e sequestro) sono stati esclusi dall’indicazione per evitare perdite attraverso strappi sull’anulus fibrosus. Abbiamo già trattato circa 30 pazienti con iniezione di condroitina solfato ABC endolyase e non è stato osservato alcun evento avverso. Per prevenire l’anafilassi alla seconda iniezione, forniamo al paziente un certificato che fa riferimento all’iniezione di condroitin solfato ABC endolyase e avvisiamo il paziente del rischio di anafilassi.

Conclusioni

L’uso della condroitina solfato ABC endolyase nella chemonucleolisi è appena iniziato. Precedenti studi e studi clinici hanno confermato la sua sicurezza ed efficacia nel trattamento dell’IDH lombare. Ulteriori esperienze cliniche possono chiarire il tipo di IDH e il profilo del paziente più appropriati per questo trattamento. L’espansione dell’indicazione per l’ernia del disco cervicale è prevista anche nel prossimo futuro.

Ringraziamenti

Ringraziamo Seikagaku Corporation per aver fornito un’immagine originale per la 1a illustrazione. Ringraziamo anche il personale della sala operatoria per la loro assistenza tecnica, gli impiegati della cartella clinica che hanno contribuito a raccogliere i dati dei pazienti e il personale del dipartimento di radiologia per la registrazione di radiografie e dati MRI. Questo lavoro è stato in parte sostenuto da una sovvenzione della Iwai Medical Foundation.

Nota a piè di pagina

Conflitti di interesse: Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.

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