Chemonucleoliza cu condroitin sulfat ABC endolyase ca un nou tratament minim invaziv pentru pacienții cu hernie de disc intervertebral lombar

Introducere

utilizarea chemonucleolizei ca tratament minim invaziv pentru hernia discului intervertebral cervical și lombar (IDH) a fost anticipată pentru mai mult de 50 de ani (1). Deși mai multe enzime (tripsină, hialuronidază, catepsină G, chimotripsină și calpain) au fost propuse ca agenți terapeutici (2-6), doar două enzime (chimopapaină și colagenază) au fost utilizate în setările clinice (1,7). Dintre acestea, chimopapaina a fost introdusă în iulie 1963 și a devenit utilizată pe scară largă în toată Europa, America de Nord și Australia (8-10). După rapoarte de evenimente adverse severe, inclusiv anafilaxie fatală, sângerare și complicații neurologice (11-16), producția de chymopapain (Chymodiactin, Smith Laboratories Inc., MN, SUA) din motive non-științifice și comerciale a încetat în 2002. Primul studiu clinic privind colagenaza (Nucleolizina) a fost raportat în 1981 (7). Ulterior, colagenaza a fost raportată ca fiind mai puțin dăunătoare rădăcinilor nervoase spinale și țesuturilor perineurale, dar a fost raportată ca fiind mai puțin eficace clinic decât chimopapaina (17). Evenimentele adverse Severe au fost, de asemenea, asociate cu această enzimă (sindromul cauda equina și hernia de disc datorată „digestiei” inelului fibros) (8,18,19).

a fost așteptată o enzimă de chemonucleoliză mai sigură și mai eficientă și, deoarece endolaza ABC sulfat de condroitină a arătat rezultate promițătoare, este în sfârșit gata să fie lansată pe piața japoneză.

condroitin sulfat ABC endolaza

condroitin sulfat ABC ENDOLAZA este o enzimă care catalizează depolimerizarea sulfatului de condroitină. Această enzimă scindează legăturile-1,4-galactozaminice dintre N-acetilgalactozamină și fie acidul D-glucuronic, fie acidul L-iduronic. În consecință, condroitin sulfat ABC endolyase degradează sulfatul de condroitină A, sulfatul de condroitină B, sulfatul de condroitină C și lanțurile de acid hialuronic (Figura 1). Sulfatul de condroitină este distribuit pe scară largă în mai multe țesuturi de mamifere, inclusiv nucleul pulpos (NP), piele, cornee, OS și cartilaj. Prin urmare, condroitin sulfat ABC endolyase este o enzimă terapeutică potențială pentru IDH. Această enzimă produsă de diferite tulpini bacteriene a fost deja investigată. Dintre acestea, condroitin sulfat ABC endolyase din Proteus vulgaris a fost cel mai mult examinat pentru aplicare clinică.

Figura 1 schematică a mecanismului de chemonucleoliză utilizând condroitin sulfat ABC ENDOLYASE. NP, nucleul pulpos.

Proteus vulgaris condroitin sulfat ABC ENDOLYASE a fost mai întâi purificat de Yamagata și colab. în 1968 (20). Activitatea caracteristică a fost limitată la lanțurile laterale menționate mai sus, dar nu a afectat sulfatul de keratan, heparina sau sulfatul de heparan. Această activitate a fost mai specifică decât cea a altor enzime (chimopapaină și colagenază), care au fost utilizate anterior pentru chemonucleoliză. Gena endolizei ABC a sulfatului de condroitină a fost clonată de Sato și colab. în 1994, enzima activă a fost exprimată în Escherichia coli (21). Hamai și colab. efectuat purificarea ulterioară a Proteus vulgaris condroitin sulfat ABC endolyase din fracțiunea activității exolyase (13).

s-au efectuat studii experimentale utilizând modele animale precum hamsteri, iepuri, porci, câini și maimuțe (12,22-27). Toate studiile au verificat că endolaza ABC sulfat de condroitină a fost semnificativ mai puțin dăunătoare decât chimopapaina pentru țesuturile înconjurătoare, sistemul nervos și structurile vasculare. Chiar și cu efectul său enzimatic selectiv și ușor, s-au obținut răspunsuri clinice distincte la toate modelele animale. De exemplu, Takahashi și colab. a raportat un rezultat favorabil cu condroitin sulfat ABC endolyase la 59 de câini cu simptome și semne de IDH cervical, toracic și lombar (12). La șapte zile după injectarea acestei enzime, 45 din 48 de câini au prezentat simptome și semne îmbunătățite. Nu numai că nu s-au observat reacții adverse, dar nu s-a observat nici o recurență la nouă câini care au fost urmăriți de la 14 la 36 de luni după injectare.

aplicații clinice

având în vedere aceste rezultate, în Japonia s-au efectuat studii clinice în fazele 1-3. Matsuyama și colab. rezultatele raportate ale studiilor de fază 2 și 3 privind chemonucleoliza cu condroitin sulfat ABC endolyase pentru tratamentul IDH lombar (înregistrarea studiului clinic nr.: NCT00634946) (11). În acest studiu, un total de 194 de pacienți au primit trei doze diferite de condroitin sulfat ABC ENDOLYASE (1,25, 2.5 sau 5 U) sau injecții placebo, iar intensitatea durerii a fost măsurată folosind o scală analogică vizuală de 100 mm (VAS) (0 mm indicând „fără durere” și 100 mm indicând „cea mai gravă durere experimentată vreodată”). Modificările medii ale celei mai grave dureri de picior de la momentul inițial până în săptămâna 13 au fost de -31,7 mm (placebo), -46,7 mm (1,25 U), -41,1 mm (2,5 U) și -47,6 mm (5 U). Diferențele au fost semnificative în săptămâna 13 în grupurile de 1, 25 U (P=0, 03) și 5 U (P=0, 01) comparativ cu grupul placebo. Niciun pacient nu a murit sau nu a dezvoltat anafilaxie sau sechele neurologice. Îmbunătățirea doză-răspuns în cazul celei mai grave dureri la nivelul picioarelor în săptămâna 13 nu a fost semnificativă (P=0, 14). Autorii au propus astfel doza clinică recomandată de condroitin sulfat ABC endolyase ca 1.25 U. Chiba și colab. a raportat rezultatele studiilor de fază 3 privind chemonucleoliza cu condroitin sulfat ABC endolyase pentru tratamentul lombar IDH (28). În acest studiu, 163 de pacienți au primit condroitin sulfat ABC endolyase (1,25 U) sau injecții placebo, iar intensitatea durerii a fost măsurată utilizând un VAS de 100 mm. Modificările medii ale celei mai grave dureri de picior de la momentul inițial până în săptămâna 52 au fost de -42,3 mm (placebo) și -54 mm.2 mm (condroitin sulfat ABC ENDOLYASE). Diferența a fost semnificativă în săptămâna 52 în grupul cu condroitin sulfat ABC endolyase (P=0,01) comparativ cu grupul placebo. În grupul cu ENDOLIZĂ ABC cu sulfat de condroitină, durerile de spate, modificarea modică de tip 1 și scăderea înălțimii discului au fost raportate frecvent fără nicio consecință relevantă clinic.

în Japonia, condroitin sulfate ABC endolyase (HERNICORE XV, Seikagaku Corporation, Tokyo, Japonia) a fost lansat în August 2018 pentru tratamentul IDH lombar. Pentru a evita evenimentele adverse neașteptate, prima versiune a fost furnizată numai spitalelor cu experiență abundentă în tratamentul IDH lombar. În plus, indicația a fost limitată la IDHs conținut (extrudare subligamentoasă), excluzând proeminența. IDHs neconținute (extrudarea și sechestrarea transligamentoasă) au fost excluse din indicație din cauza riscului de scurgere a enzimelor și a efectului terapeutic scăzut în fragmentul NP sechestrat. În prezent, chemonucleoliza cu condroitin sulfat ABC ENDOLYASE este utilizată numai pentru pacienții cu radiculopatie rezistentă la tratamentele conservatoare convenționale.

proceduri de injectare

pacienții au fost atent log laminate în poziție predispuse. În timpul procedurii, un fluoroscop a fost plasat în centrul mesei de operație pentru a asigura poziționarea adecvată a acului (figura 2a). În cazul mișcării fluoroscopului restricționat, înclinarea pelviană a fost frecvent utilizată pentru a confirma spațiul discului și traiectoria acului (similar cu poziția laterală culcată). După marcarea poziției de intrare a pielii, pielea a fost dezinfectată și acoperită cu o draperie chirurgicală. Sub anestezie locală, acul spinal cu 22 de ecartament cu stilet a fost introdus în centrul spațiului discului folosind o abordare posterolaterală din partea opusă a radiculopatiei (figura 2b). Poziția vârfului acului a fost confirmată cu o vedere fluoroscopică posterolaterală în timpul inserției. Poziția finală a vârfului (Centrul NP) a fost confirmată atât de o vedere anteroposterioară, cât și de o vedere fluoroscopică laterală. Utilizarea mediului de contrast a fost interzisă în întregul proces. Stiletul a fost scos și s-au injectat 1,25 U de endolază ABC sulfat de condroitină liofilizat dizolvat în 1,2 mL de soluție salină. Pentru a răspunde la evenimente adverse neașteptate, cum ar fi anafilaxia, a fost stabilită o linie intravenoasă înainte de injectare și a fost administrat un antibiotic cu 30 de minute înainte de procedurile menționate mai sus. Pacienții au fost spitalizați în ziua injecției.

Figura 2 proceduri de injectare pentru condroitin sulfat ABC ENDOLYASE. (A) poziția pacientului și poziționarea fluoroscopului; (B) un ac spinal de calibru 22 este introdus prin abordarea posterolaterală din partea opusă a radiculopatiei; (C) în timpul inserției, poziția vârfului acului este confirmată de o vedere fluoroscopică posterolaterală; (D) poziția finală a vârfului este confirmată de o vedere fluoroscopică anteroposterioară.

caz reprezentativ

un caz reprezentativ tratat cu chemonucleoliză utilizând condroitin sulfat ABC ENDOLYASE este prezentat în Figura 3. Acest bărbat în vârstă de 33 de ani a prezentat dureri la nivelul piciorului stâng (dermatomul L5) care începuse cu 3 luni înainte de a vizita clinica noastră de ambulatoriu. Examenul neurologic nu a evidențiat nici o slăbiciune musculară aparentă. Imagistica prin rezonanță magnetică ponderată lombară T2 (RMN) a evidențiat un IDH lombar central de tip L4/5 (Figura 3a). Ameliorarea durerii piciorului după injectarea endolizei ABC cu sulfat de condroitină a apărut treptat pe o perioadă de 2 săptămâni și a fost asociată cu dureri de spate nou dezvoltate. RMN efectuat la 2 luni după injectare a evidențiat reducerea IDH lombară (figura 3b), precum și reducerea înălțimii discului. Brandner și colab.indicele discului calculat din radiografiile preoperatorii și postoperatorii a arătat că Brandner anterior și colab.indicele discului a scăzut de la 0,375 la 0,195 (29). Această modificare a fost raportată anterior curs general pentru chemonucleoliza. Din punct de vedere clinic, pacientul sa plâns de un lumbago persistent nou dezvoltat la 3 luni după injectare. Acest tip de lumbago a fost deja raportat în studiile de fază anterioare (11,28). Deoarece durerea ar putea fi controlată prin medicamente, pacientul a fost observat pe bază de ambulatoriu.

Figura 3 un caz reprezentativ de chemonucleoliză cu condroitin sulfat ABC ENDOLYASE. Imagini prin rezonanță magnetică pre-injecție (a,B) și post-injecție (D, E). Sunt prezentate imagini de rezonanță magnetică ponderate sagital (A,D) și axial (B,E) T2. Sunt prezentate, de asemenea, vederea laterală pre-injecție (C) și post-injecție (F) a radiografiilor. Rețineți că radiografiile pre-injectabile și post-injectabile au evidențiat o înălțime redusă a discului (săgeți) după injectarea endolizei ABC cu sulfat de condroitină.

discuție

teoretic, chemonucleoliza pare a fi cea mai bună strategie posibilă pentru tratamentul IDH cervical și lombar. Deși două enzime (chimopapaină și colagenază) au fost utilizate anterior în setările clinice (1,7), au fost raportate evenimente adverse severe, cum ar fi anafilaxia, sângerarea și complicațiile neurologice (11-16). Prin urmare, Proteus vulgaris condroitin sulfat ABC ENDOLYASE a fost analizat extensiv la începutul studiilor experimentale pentru efectul său asupra țesuturilor neuronale, vaselor de sânge și a altor structuri înconjurătoare (de ex., ligament galben și placă finală) (12,22-27). Toate studiile au arătat că endolaza ABC sulfat de condroitină a provocat daune considerabil mai mici decât chimopapaina, cu excepția NP și a cartilajului. Kato și colab. modificări observate microscopic în cartilajul articular după injectarea endolizei ABC sulfat de condroitină (22,27). Ei au descoperit că modificările au fost mai ușoare decât cele observate cu chimopapaină și că a fost posibilă regenerarea condrocitelor după injectarea ENDOLIZEI ABC cu sulfat de condroitină. Aceste constatări au fost observate chiar și atunci când s-a utilizat de 4-8 ori doza utilizată clinic. Din această perspectivă, condroitin sulfat ABC endolyase poate fi definit ca o enzimă specifică matricei care permite reproducerea normală a NP (22,24,27).

pe de altă parte, studiile controlate cu placebo au confirmat că evenimentele adverse au apărut la șapte pacienți din grupul cu ENDOLIZĂ ABC cu condroitină sulfat pe parcursul a 52 de săptămâni de observație (funcție hepatică anormală, proeminență a discului intervertebral, pneumotorax, hemoroizi, leiomiom uterin, radiculopatie lombară și dureri de spate), dar toate acestea s-au rezolvat sau s-au ameliorat (11,28).

procedura de injectare joacă, de asemenea, un rol important în tratamentul sigur. Deși modelele animale au arătat că injecția epidurală de condroitin sulfat ABC ENDOLYASE nu a rănit țesuturile înconjurătoare (22), scurgerea în spațiul epidural trebuie redusă la minimum pentru a preveni evenimentele adverse. Prin urmare, am folosit ace relativ fine (ecartament 22), care au fost inserate din partea opusă a radiculopatiei. Mai mult, idhs-urile neconținute (extrudarea și sechestrarea transligamentoasă) au fost excluse din indicație pentru a preveni scurgerea prin lacrimi pe inelul fibros. Am tratat deja aproximativ 30 de pacienți cu injecție de endolază ABC cu sulfat de condroitină și nu a fost observat niciun eveniment advers. Pentru a preveni anafilaxia la a doua injecție, oferim pacientului un certificat referitor la injecția de endolază ABC cu sulfat de condroitină și alertăm pacientul cu privire la riscul de anafilaxie.

concluzii

utilizarea endolizei ABC sulfat de condroitină în chemonucleoliză abia începe. Studiile anterioare și studiile clinice au confirmat siguranța și eficacitatea acestuia în tratamentul IDH lombar. Alte experiențe clinice pot clarifica tipul IDH cel mai adecvat și profilul pacientului pentru acest tratament. Extinderea indicației pentru hernia discului cervical este, de asemenea, de așteptat în viitorul apropiat.

mulțumiri

mulțumim Seikagaku Corporation pentru furnizarea unei imagini originale pentru ilustrația 1. De asemenea, mulțumim personalului din sala de operație pentru asistența tehnică, grefierilor care au ajutat la colectarea datelor pacienților și personalului departamentului de radiologie pentru înregistrarea radiografiilor și a datelor RMN. Această lucrare a fost parțial susținută de un grant de la Fundația medicală Iwai.

notă de subsol

conflicte de interese: autorii nu au conflicte de interese de declarat.

1. Smith L. dizolvarea enzimei nucleului Pulposus la om. JAMA 1964; 187: 137-40.
2. dando PM, Morton DB, Buttle DJ și colab. Evaluarea cantitativă a proteinazelor umane ca agenți pentru chemonucleoliză. Coloana vertebrală 1988; 13: 188-92.
3. Takenaka Y, Revel M, Kahan A, și colab. Model Experimental de hernie de disc la șobolani pentru studiul medicamentelor nucleolitice. Coloana Vertebrală (Phila Pa 1976) 1987; 12:556-60.
4. Wakita S, Shimizu K, Suzuki K, și colab. Chemonucleoliza cu calpain I la iepuri. Coloana vertebrală 1993; 18: 159-64.
5. Kodama H, Shimizu K, Banno Y și colab. Inhibarea Calpain de lichidul cefalorahidian și efectele calpain asupra țesutului nervos intratecal. Coloana vertebrală 2002; 27:1077-81.
6. Antoniou J, Mwale F, Demers CN și colab. Imagistica prin rezonanță magnetică cantitativă a degradării induse enzimatic a nucleului pulpos al discurilor intervertebrale. Coloana vertebrală 2006; 31:1547-54.
7. Sussman BJ, Bromley JW, Gomez JC. Injectarea colagenazei în tratamentul discului lombar herniat. Raportul clinic inițial. JAMA 1981; 245: 730-2.
8. Artigas J, Brock M, Mayer HM. Complicații după chemonucleoliza cu colagenază. J Neurochirurg 1984; 61: 679-85.
9. Flanagan n, Smith L. studii clinice ale pacienților cu chemonucleoliză cu evaluare de urmărire de zece până la douăzeci de ani. Clin Orthop Relat Res 1986.15-7.
10. Tregonning GD, Transfeldt EE, McCulloch JA și colab. Chymopapain versus chirurgie convențională pentru hernia discului lombar. Rezultatele tratamentului de 10 ani. J Os Comun Surg Br 1991; 73:481-6.
11. Matsuyama Y, Chiba K, Iwata H, și colab. Un studiu multicentric, randomizat, dublu-orb, de constatare a dozei de condolease la pacienții cu hernie de disc lombar. J Neurochirurg: Coloana Vertebrală 2018; 28:499-511.
12. Takahashi T, Nakayama M, Chimura S și colab. Tratamentul deplasării discului intervertebral canin cu CONDROITINAZĂ ABC. Coloana vertebrală 1997; 22:1435-9; discuție 1446-7.
13. Hamai a, Hashimoto N, Mochizuki H, și colab. Două liaze distincte de condroitină sulfat ABC. O endoeliminază care produce tetrazaharide și o exoeliminază care acționează preferențial asupra oligozaharidelor. J Biol Chem 1997; 272:9123-30.
14. Dyck P. paraplegie după chemonucleoliză. Un raport de caz și discuții despre neurotoxicitate. Coloana vertebrală 1985; 10: 359-62.
15. Buchman a, Wright RB, WICHTER MD și colab. Complicații hemoragice după injectarea lombară a chimopapainei. Neurochirurgie 1985; 16: 222-4.
16. Cusick JF, Ho KC, Schamberg JF. Hemoragie subarahnoidă în urma chemonucleolizei chimopapainei. J Neurochirurg 1987; 66: 775-8.
17. Zook BC, Kobrine AI. Efectele colagenazei și chimopapainei asupra nervilor spinali și a discurilor intervertebrale ale maimuțelor Cynomolgus. J Neurochirurg 1986; 64: 474-83.
18. Wintermantel e, Emde H, Loew F. colagenază Intradiscală pentru tratamentul herniilor de disc lombar. O comparație a rezultatelor clinice și a monitorizării tomografiei computerizate. Acta Neurochir (Viena) 1985;78:98-104.
19. Hedtmann a, Steffen R, kr Inktaktmer J. studiu comparativ prospectiv al colagenazei intradiscale cu doze mari și doze mici față de chimopapaină. Coloana vertebrală 1987; 12: 388-92.
20. Yamagata T, Saito H, Habuchi O, și colab. Purificarea și proprietățile condroitinazelor bacteriene și condrosulfatazelor. J Biol Chem 1968; 243: 1523-35.
21. Sato N, Shimada M, Nakajima H, și colab. Clonarea și exprimarea în Escherichia coli a genei care codifică Proteus vulgaris Chondroitin ABC lyase. Appl Microbiol Biotechnol 1994; 41:39-46.
22. Kato F, Mimatsu K, Iwata H și colab. Compararea reacției tisulare cu CHONDROITINAZA ABC și chimopapaina la iepuri ca bază a aplicării clinice în chemonucleoliză. Clin Orthop Related Res 1993.294-302.
23. Sugimura T, Kato F, Mimatsu K, și colab. Chemonucleoliza experimentală cu CHONDROITINAZĂ ABC la maimuțe. Coloana vertebrală 1996; 21:161-5.
24. Chiba K, Masuda K, Andersson GB, et al. Matrix replenishment by intervertebral disc cells after chemonucleolysis in vitro with chondroitinase ABC and chymopapain. Spine J 2007;7:694-700.
25. Olmarker K, Danielsen N, Nannmark U, et al. Microvascular effects of chondroitinase ABC and chymopapain. An in vivo experimental study on hamsters and rabbits. Clin Orthop Relat Res 1990.274-9.
26. Olmarker K, Strömberg J, Blomquist J, et al. Chondroitinase ABC (pharmaceutical grade) for chemonucleolysis. Evaluarea funcțională și structurală după aplicarea locală pe structurile nervoase intraspinale și vasele de sânge. Coloana vertebrală 1996; 21:1952-6.
27. Kato F, Iwata H, Mimatsu K, și colab. Chemonucleoliza experimentală cu CHONDROITINAZĂ ABC. Clin Orthop Related Res 1990.301-8.
28. Chiba K, Matsuyama Y, Seo T, și colab. Condolease pentru tratamentul herniei discului lombar: un studiu randomizat controlat. Coloană Vertebrală (Phila Pa 1976) 2018;43:E869-76.
29. Brandner mine. Valorile normale ale corpului vertebral și indicele discului intervertebral la adulți. Jurnalul American de roentgenologie, terapie cu radiu și medicină nucleară 1972;114:411-4.