Апротинин: от приостановки до возобновления использования

Введение

Антифибринолитическая молекула

Препарат апротинин (Trasylol, ранее Bayer, а теперь Nordic Group pharmaceuticals) представляет собой небольшой белковый ингибитор трипсина панкреаса крупного рогатого скота (BPTI) или базовый ингибитор трипсина панкреаса крупного рогатого скота, являющийся антифибринолитической молекулой, ингибирующей трипсин и связанные с ним протеолитические ферменты. Под торговым названием Trasylol апротинин использовался как лекарственное средство, вводимое инъекционно для снижения кровопотери во время сложных хирургических вмешательств, таких как операции на сердце и печени. Его основное действие заключается в замедлении фибринолиза – процесса, приводящего к разрушению кровяных сгустков. Целью применения было снижение потребности в переливании крови во время операции, а также уменьшение повреждения органов, вызванного гипотензией (низким кровяным давлением) вследствие значительной кровопотери. Препарат был временно изъят из обращения во всем мире в 2007 году после того, как исследования показали, что его применение повышает риск осложнений или смерти; это было подтверждено последующими исследованиями. Продажи трасилола были приостановлены в мае 2008 года, за исключением крайне ограниченного использования в исследовательских целях. В феврале 2012 года научный комитет Европейского агентства лекарственных средств (EMA) пересмотрел свою прежнюю позицию в отношении апротинина и рекомендовал снять приостановку. Nordic стал дистрибьютором апротинина в 2012 году.

Химия

Апротинин – мономерный (одноцепочечный) глобулярный полипептид, выделенный из ткани легких крупного рогатого скота. Он имеет молекулярную массу 6512 Да и состоит из 16 различных типов аминокислот, расположенных в цепи длиной 58 аминокислотных остатков, которая сворачивается в стабильную, компактную третичную структуру типа "малый, богатый дисульфидными связями", содержащую 3 дисульфидных мостика, скрученный β-шпильку и C-концевую α-спираль. Аминокислотная последовательность бычьего BPTI: RPDFC LEPPY TGPCK ARIIR YFYNA KAGLC QTFVY GGCRA KRNNF KSAED CMRTC GGA. В белке содержится 10 положительно заряженных лизин (K) и аргининов (R) и всего 4 отрицательно заряженных аспартата (D) и глутамата (E), что делает его сильно основным, что и отражено в его названии. (В связи с обычным источником получения, BPTI иногда называют ингибитором трипсина панкреатического сока крупного рогатого скота.) Высокая стабильность молекулы обусловлена тремя дисульфидными связями, соединяющими 6 цистеиновых остатков в цепи (Cys5-Cys55, Cys14-Cys38 и Cys30-Cys51). Длинная, основная боковая цепь лизина 15, расположенная на открытой петле (в верхнем левом углу изображения), очень прочно связывается в специфическом кармане активного центра трипсина, ингибируя его ферментативную активность. BPTI синтезируется в виде более длинной предшественнической последовательности, которая сворачивается и затем расщепляется до зрелой последовательности, указанной выше. BPTI является классическим представителем семейства белков – ингибиторов серинпротеаз типа Куница. Его физиологические функции включают защитное ингибирование основного пищеварительного фермента трипсина при его выработке в небольших количествах посредством расщепления прекурсора трипсиногена во время хранения в поджелудочной железе.

Механизм действия препарата

Апротинин является конкурентным ингибитором нескольких серин-протеаз, в частности трипсина, химотрипсина и плазмина при концентрации около 125 000 МЕ/мл, и калликреина – при 300 000 МЕ/мл. В метаанализе, проведенном в 2004 году, потребность в переливании крови снизилась на 39% при операции коронарного шунтирования (CABG). В ортопедической хирургии также было подтверждено снижение количества переливаний крови.

Безопасность лекарств

Были высказаны опасения относительно безопасности апротинина. Авторы исследования рекомендуют использовать более старые антифибринолитики (такие как транексамовая кислота), в отношении которых эти риски не были задокументированы. В сентябре 2006 года FDA упрекнуло компанию Bayer A. G. за то, что она не сообщила в ходе дачи показаний о существовании заказанного ретроспективного исследования 67 000 пациентов, 30 000 из которых получали апротинин, а остальные – другие антифибринолитики. В исследовании было заключено, что апротинин связан с более высокими рисками. FDA было проинформировано об исследовании одним из его участников. Хотя FDA опубликовало заявление о беспокойстве, оно не изменило свою рекомендацию о том, что препарат может быть полезен для определенных подгрупп пациентов. В обновленном информационном бюллетене для здравоохранения от 3 октября 2006 года FDA рекомендовало, чтобы «врачи рассматривали возможность ограничения применения Trasylol случаями, когда клиническая польза от снижения кровопотери необходима для ведения пациента и перевешивает потенциальные риски», и тщательно наблюдали за пациентами. 25 октября 2007 года FDA опубликовало заявление относительно рандомизированного исследования BART («Сохранение крови с использованием антифибринолитиков») в популяции пациентов, перенесших кардиохирургическое вмешательство. Предварительные результаты свидетельствуют о том, что по сравнению с другими антифибринолитическими препаратами (эпсилон-аминокапроевой кислотой и транексамовой кислотой) апротинин может повышать риск смерти. 29 октября 2006 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) выпустило предупреждение о том, что апротинин может вызывать серьезную токсичность для почек и сердечно-сосудистой системы. Производитель, Bayer, сообщил FDA, что дополнительные наблюдательные исследования показали, что он может повышать вероятность смерти, серьезного повреждения почек, застойной сердечной недостаточности и инсульта. FDA предупредило врачей о необходимости рассмотреть вопрос об ограничении применения препарата случаями, когда клиническая польза от снижения кровопотери имеет решающее значение для лечения и перевешивает потенциальные риски. 5 ноября 2007 года Bayer объявила о прекращении производства апротинина в связи с канадским исследованием, которое показало, что он повышает риск смерти при использовании для профилактики кровотечений во время операций на сердце. В двух исследованиях, опубликованных в начале 2008 года, в которых апротинин сравнивался с аминокапроевой кислотой, было установлено, что смертность увеличилась на 32 и 64% соответственно. В одном исследовании был выявлен повышенный риск необходимости в диализе и реваскуляризации. Также он используется в качестве флуоресцентного гистохимического реагента для окрашивания гликоконъюгатов (мукосубстанций), богатых уроновой или сиаловой кислотами.

There have been concerns about the safety of aprotinin. The study authors recommend older antifibrinolytics (such as tranexamic acid) in which these risks were not documented. In September 2006, Bayer A. G. was faulted by the FDA for not revealing during testimony the existence of a commissioned retrospective study of 67,000 patients, 30,000 of whom received aprotinin and the rest other anti fibrinolytics. The study concluded aprotinin carried greater risks. The FDA was alerted to the study by one of the researchers involved. Although the FDA issued a statement of concern they did not change their recommendation that the drug may benefit certain subpopulations of patients. In a Public Health Advisory Update dated October 3, 2006, the FDA recommended that "physicians consider limiting Trasylol use to those situations in which the clinical benefit of reduced blood loss is necessary to medical management and outweighs the potential risks" and carefully monitor patients. On October 25, 2007, the FDA issued a statement regarding the "Blood conservation using antifibrinolytics" (BART) randomized trial in a cardiac surgery population. The preliminary findings suggest that, compared to other antifibrinolytic drugs (epsilon aminocaproic acid and tranexamic acid) aprotinin may increase the risk of death. On October 29, 2006 the Food and Drug Administration issued a warning that aprotinin may have serious kidney and cardiovascular toxicity. The producer, Bayer, reported to the FDA that additional observation studies showed that it may increase the chance for death, serious kidney damage, congestive heart failure and strokes. FDA warned clinicians to consider limiting use to those situations where the clinical benefit of reduced blood loss is essential to medical management and outweighs the potential risks. On November 5, 2007, Bayer announced that it was withdrawing Aprotinin because of a Canadian study that showed it increased the risk of death when used to prevent bleeding during heart surgery. Two studies published in early 2008, both comparing aprotinin with aminocaproic acid, found that mortality was increased by 32 and 64%, respectively. One study found an increased risk in need for dialysis and revascularisation. and has been used as a fluorescent histochemical reagent for staining glycoconjugates (mucosubstances) that are rich in uronic or sialic acids.

История

Первоначально названный «ингибитором калликреина», апротинин был впервые выделен из околоушных желез коровы в 1930 году и независимо как ингибитор трипсина из поджелудочной железы крупного рогатого скота в 1936 году. Он был очищен из легких крупного рогатого скота в 1964 году. Поскольку он ингибирует панкреатические ферменты, изначально он использовался для лечения острого панкреатита, при котором разрушение железы собственными ферментами считается частью патогенеза. Его применение в крупной хирургии началось в 1960-х годах. BPTI – один из наиболее тщательно изученных белков в отношении структурной биологии, экспериментальной и вычислительной динамики, мутагенеза и пути сворачивания. Он стал одной из первых решенных кристаллических структур белка в 1970 году в лаборатории Роберта Хубера, а его субстратоподобный режим взаимодействия был расшифрован в контексте комплекса трипсина крупного рогатого скота в 1974 году. Позже он также прославился как первый белок, структура которого была определена с помощью спектроскопии ЯМР в лаборатории Курта Вутриха в ETH в Цюрихе в начале 1980-х годов. Поскольку это небольшой, стабильный белок, структура которого была определена с высоким разрешением к 1975 году, он стал первой макромолекулой, представляющей научный интерес, смоделированной с использованием вычислений молекулярной динамики в 1977 году Дж. Эндрю МакКаммоном и Брюсом Гелином в группе Карплюса в Гарварде. Это исследование подтвердило тогда удивительный факт, обнаруженный в работе по ЯМР, что даже плотно упакованные ароматические боковые цепи внутри стабильного белка могут довольно быстро перевернуться (в масштабе микросекунд – миллисекунд). Константы скорости были определены с помощью ЯМР для обмена водорода отдельных пептидных групп NH вдоль цепи, варьируясь от слишком быстрых для измерения на наиболее экспонированной поверхности до многих месяцев для наиболее погребенных групп, образующих водородные связи, в центре β-листа, и эти значения также довольно хорошо коррелируют со степенью подвижности, наблюдаемой в динамических симуляциях. BPTI сыграл важную роль в развитии знаний о процессе сворачивания белка, самосборке полипептидной цепи в определенную трехмерную структуру. Было показано, что проблема достижения правильных пар между боковыми цепями 6 Cys особенно сложна для двух погребенных, близко расположенных SS-связей вблизи концов цепи BPTI, требующая неродного промежуточного соединения для сворачивания зрелой последовательности in vitro (позже было обнаружено, что предшествующая последовательность сворачивается легче in vivo). BPTI был изображен на обложке сборника по сворачиванию белков Томаса Крейтона в 1992 году.

Initially named "kallikrein inactivator", aprotinin was first isolated from cow parotid glands in 1930. and independently as a trypsin inhibitor from bovine pancreas in 1936. It was purified from bovine lung in 1964. As it inhibits pancreatic enzymes, it was initially used in the treatment for acute pancreatitis, in which destruction of the gland by its own enzymes is thought to be part of the pathogenesis. Its use in major surgery commenced in the 1960s. BPTI is one of the most thoroughly studied proteins in terms of structural biology, experimental and computational dynamics, mutagenesis, and folding pathway. It was one of the earliest protein crystal structures solved, in 1970 in the laboratory of Robert Huber, and it's substrate like interaction mode deciphered in the context of the bovine trypsin complex in 1974. It later also became famous being the first protein to have its structure determined by NMR spectroscopy, in the laboratory of Kurt Wuthrich at the ETH in Zurich in the early 1980s. Because it is a small, stable protein whose structure had been determined at high resolution by 1975, it was the first macromolecule of scientific interest to be simulated using molecular dynamics computation, in 1977 by J. Andrew McCammon and Bruce Gelin, in the Karplus group at Harvard. That study confirmed the then surprising fact found in the NMR work that even well packed aromatic sidechains in the interior of a stable protein can flip over rather rapidly (microsecond to millisecond time scale). Rate constants were determined by NMR for the hydrogen exchange of individual peptide NH groups along the chain, ranging from too fast to measure on the most exposed surface to many months for the most buried hydrogen bonded groups in the center of the β sheet, and those values also correlate fairly well with degree of motion seen in the dynamics simulations. BPTI was important in the development of knowledge about the process of protein folding, the self assembly of a polypeptide chain into a specific arrangement in 3D. The problem of achieving the correct pairings among the 6 Cys sidechains was shown to be especially difficult for the two buried, close together SS near the BPTI chain termini, requiring a non native intermediate for folding the mature sequence in vitro (it was later discovered that the precursor sequence folds more easily in vivo). BPTI was the cover image on a protein folding compendium volume by Thomas Creighton in 1992.

Нынешние выводы

В одном научном исследовании на крысах сообщалось, что лечение апротинином предотвращает нарушение проницаемости гематоэнцефалического барьера при инфекции C. neoformans. Другое исследование на клеточных культурах показывает, что препарат подавляет репликацию SARS CoV 2.