Untersuchungen zur Pharmakodynamik neuer erythropoietischer Wirkstoffe im chronischen Nierenversagen der Ratte

Abstract

Die Ursache der renalen Anämie bei chronischem Nierenversagen beruht in den meisten Fällen auf einem Mangel an Erythropoietin. Zurzeit werden weltweit etwa 300.000 Dialysepatienten, die infolge eines chronischen Nierenversagens an einem absoluten Erythropoietinmangel leiden, mit rekombinantem humanem Erythropoietin (EPO) behandelt. Bei dem heute üblichen Therapieregime wird EPO dreimal wöchentlich subkutan oder intravenös verabreicht. In der Literatur wird immer wieder von Patienten mit einer EPO-resistenten Anämie aufgrund der Antikörperbildung gegen EPO berichtet. Ziel der vorliegenden Studie war es, verschiedene neue erythropoietische Wirkstoffe (Ro 50 und MIX) im Vergleich zu dem herkömmlichen EPO im Hinblick auf die Erythropoiese im chronischen Nierenversagen an der Ratte zu untersuchen. Zudem wurde die Antikörperproduktion gegen diese neue Wirkstoffe und EPO gesondert untersucht. Die Studie wurde in drei Abschnitte unterteilt. Im ersten Experiment wurde die Effektivität der beiden neuen erythropoietischen Wirkstoffe (Ro 50 und MIX) im Vergleich zu EPO und einer Kontrollgruppe bezüglich der Stimulierung der Erythropoiese untersucht. Im zweiten Experiment wurde die Wirkung des im Experiment 1 besseren Wirkstoffes im Vergleich zu EPO und einer Kontrollgruppe bei unterschiedlicher Applikationsfrequenz beobachtet. Im dritten Experiment wurde dann eine Dosis-Wirkungskurve für den neuen erythropoietischen Wirkstoff Ro 50 aufgestellt und die Entwicklung einer immunologischen Antwort auf die Medikation untersucht. Das Auftreten eventueller Nebenwirkungen wurde in allen 3 Experimenten geprüft. Zur Erzeugung eines chronischen Nierenversagens wurde bei allen Ratten zu Beginn des Versuches eine fünfsechstel-Nephrektomie durchgeführt. Während der Versuchszeit wurden Messungen von relevanten Nieren- und Leberfunktionsparametern, des Blutdrucks und der Körpermasse vorgenommen. Die Tiere wurden nach Versuchsende seziert und ein Organspektrum wurde histologisch aufgearbeitet. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass der Wirkstoff Ro 50 eine deutlich bessere Stimulierung der Erythropoiese im Vergleich zu der Mischung (MIX) bewirkt. Ro 50 zeigte dabei bei einer einmaligen wöchentlichen subkutanen Applikation eine vergleichbare gesteigerte Effektivität wie bei der dreimaligen wöchentlichen Behandlung, die gewöhnlich bei der EPO-Therapie benötigt wird, um eine ausreichende Stimulierung der Erythropoiese zu erreichen. Darüber hinaus konnte keine Antikörperproduktion und somit eine Reduzierung der Immunogenität bei Ro 50, im Gegensatz zu EPO, aufgrund der Polymeranknüpfung festgestellt werden. Für die Anwendung des Wirkstoffes Ro 50 statt EPO beim Menschen bedeuten diese Ergebnisse, dass die Applikation wesentlich vereinfacht würde und dass die Probleme, die durch die Immunogenität von EPO auftreten (Therapieresistenz duch Antikörper gegen EPO), bei einer Therapie mit Ro 50 nicht erwartet werden müssen. Die Resultate der histologischen Untersuchung der Nieren zeigen, dass im chronischen Nierenversagen die längerfristige Behandlung sowohl mit EPO als auch mit Ro 50 nicht zu einer beschleunigten Verschlechterung des Nierenversagens führt. Die patho-histologische Untersuchung der übrigen Organe, wie Knochenmark, Milz, Leber und Lunge zeigte keine substanzabhängigen bzw. toxisch bedingten Veränderungen, die mit der Medikation in Verbindung gebracht werden könnten. Die Überdosierung der Medikation (10-fache Dosierung) kann jedoch, so zeigt diese Studie, zur Verschlechterung des Allgemeinbefindens mit gesteigertem Gewichtsverlust, Entstehung von Bluthochdruck, Krämpfen und Lähmungen führen. Die Auswertungen der hier vorliegenden Studie zeigen, dass Ro 50 erheblich verbesserte Eigenschaften gegenüber EPO besitzt und eine vielversprechende Neuentwicklung eines erythropoietischen Wirkstoffes ist, mit dem Ziel, die Anämie des chronischen Nierenversagens des Menschen zu therapieren. Renal anemia with chronic renal failure is in most cases based on erythropoietin deficiency. At the moment 300.000 dialysis patients who suffer from an absolute erythropoietin deficiency as a result from chronic renal failure are treated world-wide with a recombinant human erythropoietin. With today´s usual method of treatment EPO is given subcutaneously or intravenously three times a week. In literature it is reported again and again about patients with an EPO resistant anemia caused by the development of antibody against EPO. The aim of the present study was to examine the effect of new erythropoietic agents (Ro 50 and MIX) compared to the conventional EPO with regard to the erythropoiesis with chronic renal failure of the rat. Moreover the production of antibody against these agents and EPO has been investigated separately. The study has been divided into three sections. In the first experiment the effectiveness of the new erythropoietic agents (Ro 50 and MIX) that had to be tested were examined and compared to EPO and a control group in respect of the stimulation of erythropoiesis. In the second section of the experiment, the effects of these new agents of the first section were observed and compared to EPO and a control group with different application-frequencies. In the third experiment a dosis-effect graph has been established for the new erythropoietic agent Ro 50 and the development of an immune response to the medication has been examined. The occuring of possible side effects has been examined in all three sections. To create a renal failure a five-sixth nephrectomy was carried out with all rats at the beginning of the experiment. During the time of the study the parameters for relevant kidney and liver functions were taken, blood pressure was taken and the body weight was controlled. At the end of the experiment the animals were dissected and an organ spectrum was histologically reconditioned. The results of this study show that the agent Ro 50 had an obviously better stimulation of the erythropoiesis compared to the other agent (MIX). Ro 50 thereby showed that a subcutaneous application once a week had a comparable higher effectiveness than a treatment three times a week, which is usually needed at an EPO therapy, in order to obtain a sufficient stimulation of the erythropoiesis. Furthermore no production of antibody could be found and therefore a reduction of the immunogenicity against Ro 50 in contrary to EPO could be discovered. For the application of the modification Ro 50 instead EPO with human beings these results mean that the application can be simplified considerably and that the problems, which occur by the immunogenicity of EPO (resistance to treatment through antibodies against EPO) are not to be expected by a therapy with Ro 50. The results of the histological examination of the kidneys show that in case of chronic renal failure the long-term treatment with EPO as well as with Ro 50 does not cause an accelerated worsening of renal failure. The patho-histological examination of the other organs like bone marrow, spleen, liver and lungs did not show any alteration caused by a substance or toxicity which could be connected to the medication. An overdose of the medication (10 times doses) can however, as the study shows, cause a worsening of the general condition with an increased loss of weight, high blood pressure, spasms and paralysis. To summarize, the analysis of the present study shows that the new erythropoietic agent Ro 50 has far better characteristics compared to EPO in order to treat anemia with chronic renal failure of the human being.