Pharmamel

SEPSIS

Sepsis wordt gekenmerkt door een overmatige ontstekingsreactie als reactie op een infectueus agens. Onlangs is een uitgebreid overzicht gepubliceerd van de huidige stand van zaken met betrekking tot sepsis wereldwijd (Rudd KE et al. The Lancet 2020; 395:200-211 ).

De meest voorkomende doodsoorzaak in elk land ter wereld is multi-orgaanfalen. In 1990 waren er wereldwijd naar schatting 60,2 miljoen gevallen van sepsis en 15,7 miljoen sterfgevallen. Dit cijfer daalde enigszins in 2017, met naar schatting 48,9 miljoen gevallen en 11 miljoen sterfgevallen. In 2020 zullen de sepsisgevallen weer stijgen tot ongeveer 50 miljoen wereldwijd, met 12-15 miljoen sterfgevallen. Wereldwijd wordt één op de vijf sterfgevallen in verband gebracht met sepsis, waaronder een zeer hoog aantal kinderen in arme gebieden. Bovendien hebben veel mensen die sepsis overleven later in hun leven ernstige complicaties.

Hoewel de meeste gevallen zich voordoen in lage- en middeninkomenslanden, blijft sepsis wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaak in ziekenhuizen. Alleen al in de VS worden de kosten ervan geschat op meer dan 62 miljard dollar per jaar, met vergelijkbare kosten in de EU.

Er zijn momenteel geen specifieke behandelingen die deze ontstekingsreactie en het falen van meerdere organen onder controle kunnen houden, vandaar het aanhoudend hoge sterftecijfer. De WHO dringt er bij alle landen op aan om sepsis te identificeren, te voorkomen en te behandelen.

De primaire behandeling van sepsis bestaat uit antibiotica om de infectie te stoppen en vochttherapie om de bloeddruk te herstellen. Deze maatregelen zijn echter niet voldoende om sepsis te verminderen, zoals hierboven besproken.

De WHO beschouwt het vinden van een behandeling voor sepsis als een hoge prioriteit. Er worden momenteel klinische tests uitgevoerd om een geneesmiddel te vinden dat doeltreffend is tegen sepsis, maar zonder positief resultaat. Het probleem is dat er geen medicijn is dat niet alleen effectief is, maar ook geen significante bijwerkingen heeft. Deze situatie is te wijten aan het feit dat sepsis een zeer complexe reactie is die, naast een overdreven activering van de aangeboren immuunrespons, een toestand van oxidatieve stress omvat, als gevolg van de overmatige productie van vrije radicalen, die alle weefsels beschadigen; deze vrije radicalen veroorzaken mitochondriale disfunctie die, samen met de cytokinestorm als gevolg van ontsteking, multi-orgaanfalen en de dood van de patiënt veroorzaken.

Met andere woorden, een geneesmiddel dat effectief is tegen sepsis moet aan de volgende criteria voldoen:

De aangeboren immuunrespons remmen, in zijn twee belangrijkste pathways die geactiveerd worden bij sepsis: de NF-κB pathway, en de NLRP3 inflammasome pathway. Hoewel er geneesmiddelen zijn die de eerste pathway remmen (zoals corticosteroïden), zijn er geen tegen de tweede pathway, die door ons werd beschreven als verantwoordelijk voor de ernst van sepsis.

• De productie van vrije radicalen tijdens sepsis remmen.
• Het activeren van de mitochondriale functie en de productie van ATP, de energiebron van de cel.
• Melatonine vervult alle drie deze functies volledig en zeer effectief.

DE OPLOSSING: MELATONINE INJECTIE

Nadat we extrapineaire melatonine hadden ontdekt, analyseerden we de eigenschappen ervan in de cel en concludeerden we dat het zeer effectieve ontstekingsremmende, antioxiderende en mitochondriale beschermende eigenschappen heeft. Om deze redenen besloten we melatonine te gebruiken tegen sepsis. Hiertoe voerden we uitgebreide dierexperimenten uit op ratten- en muismodellen van sepsis, waaronder sepsis geïnduceerd door toediening van bacteriële lipopolysaccharide en sepsis geïnduceerd door caecale punctie (meer vergelijkbaar met menselijke sepsis). Na het aantonen van de hoge werkzaamheid van melatonine toegediend via intraperitoneale of subcutane injectie in deze dieren en het aantonen van de afwezigheid van negatieve bijwerkingen op lever-, nier-, cardiovasculair en metabolisch niveau, vroegen we een klinische studie aan bij het Spaanse Agentschap voor Geneesmiddelen en Gezondheidsproducten (AEMPS) om deze melatonine te gebruiken bij klinische sepsis.

De AEMPS gaf ons aan dat we, om melatonine intraveneus (IV) te kunnen toedienen bij sepsispatiënten (aangezien orale melatonine niet nuttig is bij IC-patiënten vanwege de darmabsorptieproblemen die ze hebben), en gezien het feit dat er geen injecteerbare melatonine op de markt was, eerst de geschikte formulering moesten presenteren. Dit leidde ertoe dat we een injecteerbaar melatonine voor menselijk (en diergeneeskundig) gebruik formuleerden en patenteerden tegen ontstekingsprocessen, maar ook tegen pathologieën met een toename van vrije radicalen en mitochondriale disfunctie.

Melatonine injecteerbaar is gepatenteerd (ES2392903B1, PCT/ES2015/070236) als een langdurig stabiel melatoninepreparaat om ontstekingsprocessen tegen te gaan en specifiek voor sepsis.

Deze formulering voor intraveneus gebruik zorgt voor een uitstekende biologische beschikbaarheid van het product, waardoor snel therapeutische bloedspiegels worden bereikt.

Bovendien heeft melatonine weinig of geen toxiciteit en de hulpstoffen die in de formulering worden gebruikt, worden veel gebruikt in menselijke injecteerbare geneesmiddelen.

Resultaten van het fase II klinisch onderzoek in Spanje: Preventie van MODS door modulatie van de systemische ontstekingsreactie door toediening van melatonine bij chirurgische patiënten met ernstige sepsis, EudraCT nr.: 2008-006782-83.

Melatonine intraveneus injecteerbaar (octrooi ES2392903B1, PCT/ES2015/070236, eigendom van Pharmamel), is momenteel uitgebreid tot de volgende landen:

Het geneesmiddel is getest in een fase II klinische studie die is goedgekeurd door de AEMPS om de toxiciteit en werkzaamheid te beoordelen.

Dit is het eerste klinische onderzoek met intraveneuze melatonine bij patiënten met sepsis. De patiënten in de klinische studie hadden ernstige sepsis waarvoor een buikoperatie nodig was.

Dit was een dubbelblind onderzoek, 14 patiënten met placebo en 15 met intraveneuze melatonine toegediend in een dosis van 60 mg/dag gedurende 5 dagen. De patiënten werden gevolgd tot ontslag uit het ziekenhuis.

Behandeling:

Melatonine: oplossing in ampullen van 6 mg melatonine/mL, totaal 10 mL = 60 mg. Eén ampul (60 mg) per dag gedurende 5 dagen.

Placebo = zelfde hulpstof als melatonine injecteerbaar, zelfde volume geïnjecteerd.

Belangrijkste resultaten:

• De ziekenhuisopname was 20% korter bij patiënten die behandeld werden met melatonine in vergelijking met placebo.

• De mortaliteit in de melatoninegroep was lager dan in de placebogroep (40%). SOFA, een schaal die de uitkomst van patiënten met sepsis aangeeft, was lager in de met melatonine behandelde groep vergeleken met placebo, wat duidt op een betere uitkomst in de met melatonine behandelde groep.

• Oxidatieve stress en oxidatieve schade waren lager in de met melatonine behandelde groep dan in de placebogroep.

• De activiteit van het immuunsysteem toonde een afname van neutrofielen en een toename van lymfocyten, wat resulteerde in een veel lagere NLR (neutrofielen/lymfocytenratio) in de melatoninegroep dan in de placebogroep, wat een positieve evolutie van septische patiënten behandeld met melatonine aantoont.

• Andere ontstekingsmarkers zoals procalcitonine vertoonden ook een significante afname in de melatoninegroep, nog een indicatie van een verbetering van de ontsteking bij deze patiënten in vergelijking met placebo.

• De resultaten wijzen ook op een volledige afwezigheid van lever-, cardiovasculaire, renale en metabole toxiciteit.

Deze injecteerbare formulering heeft vele andere toepassingen om ontstekingen onder controle te houden bij cardiovasculaire pathologieën, beroerte, herstel na chirurgie, premature kinderen, virale en bacteriële infecties, enz.

COVID 19

In het geval van een pandemie zoals die waar we nu mee te maken hebben door COVID-19, is de vraag hoe we deze bedreigingen kunnen bestrijden en hoe we de dodelijkheid van geïnfecteerden kunnen verminderen, van cruciaal belang. Oplossingen zijn vooral dringend bij gebrek aan beschikbare gerichte therapieën. Vaccinatie is erg belangrijk, maar er ontstaan nieuwe varianten. Zelfs bij al langer bekende coronavirussen leidt hun genetische variabiliteit tot verschillende subtypes die van jaar tot jaar verschillen, zoals seizoensgriep, waardoor vaccins herhaaldelijk moeten worden aangepast.

Het alternatief voor vaccins vereist de identificatie van een geneesmiddel dat het virus onder controle houdt. Dit vereist dat het potentiële antivirale geneesmiddel interfereert met intracellulaire processen zoals binding aan proteasen van gastcellen, interfereren met de fusie van de virale envelop met gastheercelmembranen, virusreplicatie of het vrijkomen van virionen. In het geval van SARS-COV2 zijn er tot nu toe grote beperkingen bij het identificeren van antivirale geneesmiddelen die het virus onder controle houden.

Het antimalariamedicijn chloroquine, dat werd gebruikt in covid-19, had veel bijwerkingen en werd daarom stopgezet. Verder onderzoek is ook nodig naar chamostat mesylaat, een remmer van de protease op het gastheerceloppervlak die nodig is voor endocytische opname van het SARS-CoV-2-virus na aanhechting, maar dit middel heeft geen significante resultaten opgeleverd. Aplidin (plitidepsine) is gebruikt in een onderzoek naar de werkzaamheid van covid-19 bij patiënten en de gepubliceerde resultaten laten een goede werkzaamheid in vitro zien, maar niet bij patiënten. Een geneesmiddel van Pfizer, Paxlovid, dat enige werkzaamheid lijkt te hebben tegen SARS-COV-2, wordt momenteel op de markt gebracht in zowel de VS als de EU, hoewel er de komende jaren tests nodig zijn.

In een recente publicatie over hergebruik van antivirale geneesmiddelen en door het kwantificeren van de interactie tussen het HCoV-gastheer interactoom en geneesmiddeldoelen in het menselijke eiwit-eiwit interactienetwerk, werd melatonine geïdentificeerd als een potentieel anti-HCoV geneesmiddel (Network-based drug repurposing for novel coronavirus 2019-nCoV/SARS-CoV-2).

De analyse van melatonine als mogelijk geneesmiddel in de COVID-19 pandemie moet worden gedaan vanuit het perspectief van het beheersen van de gastheerreacties op virale infectie, vooral met betrekking tot ernstige ziekteprogressie, aangezien deze ontstekingsreacties vaak dodelijk zijn. Er moet worden opgemerkt dat de hoge mortaliteit van virale infectieziekten zoals COVID-19, SARS, Ebola, MERS of vogelgriep wordt veroorzaakt door een ongecontroleerde aangeboren immuunrespons met destructieve ontsteking.

HUIDIGE SITUATIE

De onderliggende mechanismen voor de hoge dodelijkheid van dergelijke virale infecties omvatten aanvallen van vrije radicalen en destructieve ontsteking in talrijke weefsels en organen. Net zoals bij Ebola het vaatstelsel de belangrijkste effector is, is dat bij COVID-19 de long. Hoewel de reacties verband houden met schade aan het aangeboren immuunsysteem van de gastheer, is in verschillende gevallen een directe virale bijdrage aan de ontsteking duidelijk geworden. Er is bijvoorbeeld aangetoond dat het SARS-CoV viroproteïne ORF3a het NLRP3 inflammasoom activeert via ubiquitinatie.

Omdat er middelen bekend zijn die NLRP3-activatie voorkomen, zijn ontstekingsremmende behandelingen veelbelovend. Het gebruik van ontstekingsremmers met immunosuppressieve eigenschappen zoals glucocorticoïden en niet-steroïde ontstekingsremmers (NSAID’s) wordt echter niet aanbevolen in de strijd tegen infectieziekten. De identificatie van moleculen die ontstekingsremmende effecten combineren met immunostimulerende acties, vooral van de adaptieve immuunrespons, is dus zeer wenselijk. Een stof die deze dubbele eigenschappen bezit is melatonine.

Bij een COVID-19 infectie gaan de vorming van vrije radicalen en de massale ontstekingsreactie gepaard met het vrijkomen van grote aantallen cytokinen («cytokinestorm»). Ziekteverwekkers op zich dienen als PAMP’s (pathogen associated molecular patterns), moleculaire patronen die een primaire «cytokinestorm» teweegbrengen, terwijl beschadigde gastheercelmoleculen fungeren als DAMP’s (dangerous associated molecular patterns), moleculaire patronen die verantwoordelijk zijn voor een secundaire «cytokinestorm». Dit wordt een vicieuze cirkel die, als hij niet wordt onderbroken, leidt tot enorme weefsel- en orgaanschade en uiteindelijk de dood.

De meeste van de bovenstaande virale ziekten zijn zelflimiterend door een adaptieve immuunrespons die afhankelijk is van celproliferatie en daarom enkele weken nodig heeft om zich te ontwikkelen. In deze periode zijn patiënten kwetsbaar en is de mortaliteit hoog. Het controleren van de aangeboren immuunrespons en het verminderen van ontstekingen tijdens deze periode verhoogt de tolerantie van de patiënt en verlaagt de mortaliteit bij virusinfectie.

Melatonine is een krachtige vrije radicalenvanger die oxidatieve weefselschade vermindert en is ook een effectieve ontstekingsremmer die de «cytokinestorm» onderdrukt. Als gevolg hiervan kan melatonine de tolerantie van de gastheer voor ziekteverwekkers verhogen en patiënten kostbare tijd besparen om een adaptieve immuunrespons te ontwikkelen en uiteindelijk te herstellen van een aanval door ziekteverwekkers. Daarnaast bevordert melatonine ook de adaptieve immuunrespons door de proliferatie van T-lymfocyten en B-cellen te verhogen om specifieke antilichamen aan te maken. Talrijke studies hebben de gunstige effecten van melatonine op fatale virale infecties in verschillende diermodellen aangetoond, evenals de therapeutische werking bij patiënten met septische shock.

Naast ontstekings- en pro-oxidatieprocessen spelen cathepsinen, eiwitten met proteolytische activiteit, een belangrijke rol in het proces van celinfectie door het Sars Cov2Sa virus. Deze proteasen zijn essentieel voor het binnendringen van het virus in de cel; het virus bindt zich aan zijn ACE2-receptor en vergemakkelijkt via de activering van cathepsinen de vorming van het endosoom en het binnendringen in de cel.

Van melatonine is aangetoond dat het cathepsinen remt door de virusproliferatie te remmen.

Daarom werd, vanwege de vele onderzoeken naar de eigenschappen van melatonine, een onderzoek naar de effectiviteit tegen de envelop- en nucleocapside-eiwitten van 2019-nCoV/SARS-CoV-2 uitgevoerd. Met behulp van nabijheidsanalyse hebben Zhou et al. een aantal potentiële moleculen tegen het virus geprioriteerd, waaronder melatonine.

Resultaten: Single-center, dubbelblind, gerandomiseerd, placebo-gecontroleerd fase II klinisch onderzoek naar de werkzaamheid en veiligheid van i.v. melatonine bij patiënten met covid-19 opgenomen op de IC (melcovid studie) EudraCT 2020-001808-42.

Hetzelfde intraveneuze melatonine-injectiemiddel (patent ES2392903B1, PCT/ES2015/070236, eigendom van Pharmamel) dat gebruikt werd in de klinische studie naar sepsis, werd gebruikt. De ontstekingsremmende en antioxiderende effecten van melatonine worden uitgeoefend bij hoge doses melatonine. De doses werden geselecteerd op basis van talrijke experimenten in diermodellen van sepsis en mucositis in onze onderzoeksgroep, waardoor we de equivalente dosis voor mensen konden berekenen, variërend van 50 tot 500 mg/dag voor gebruik in covid-19. Deze hoge doses melatonine werden gebruikt in de klinische studie van sepsis en mucositis.

Deze hoge doses melatonine bij patiënten zijn al getest in twee klinische studies met twee verschillende formuleringen: één, de klinische studie van fase II (EudraCT: 2008-006782-83) bij patiënten met sepsis die al is aangegeven, met een dosis van 60 mg IV/dag gedurende 5 dagen, met zeer significante resultaten, en een andere klinische studie van fase II (EudraCT: 2015-001534-13) met een orale melatonine gel, in een dosis van 1,5 gram/dag tijdens de behandeling (2-3 weken), tegen mucositis bij patiënten met hoofd-halskanker die behandeld werden met chemo- en/of radiotherapie, ook met uitstekende resultaten. Er werden geen lever-, nier-, cardiovasculaire, metabolische of andere bijwerkingen waargenomen. Talrijke onderzoeken ondersteunen de veiligheid en afwezigheid van bijwerkingen van melatonine in hoge doses.

In het licht van het bovenstaande en de huidige wereldwijde gezondheidssituatie beschikken we over wetenschappelijk en klinisch bewijs dat intraveneuze melatonine-injectie nuttig is bij de behandeling van patiënten die geïnfecteerd zijn met Covid-19.

Oplossingen voor deze situatie zijn vooral dringend bij gebrek aan beschikbare doelgerichte therapieën. Vaccinatie is belangrijk, maar behandeling is essentieel omdat, ondanks vaccinatie, mensen besmet blijven met de toegevoegde waarde dat er nieuwe varianten opduiken die mogelijk besmettelijker zijn dan eerdere varianten. Daarom zal de pandemie eindigen als er behandeling beschikbaar is. Tot nu toe zijn er nog geen effectieve behandelingen, hoewel er een breed scala aan moleculen wordt getest. Daarom heeft het Spaanse Agentschap voor Geneesmiddelen en Gezondheidsproducten ons toestemming gegeven om een fase II klinische studie uit te voeren bij patiënten met Covid-19.

Dit is het eerste klinische onderzoek met intraveneuze melatonine bij patiënten met Covid-19. Het werd uitgevoerd bij patiënten met Covid-19 die op de IC waren opgenomen.

Het was een dubbelblind onderzoek, waarbij 6 patiënten werden behandeld met placebo en 12 met intraveneuze melatonine in een dosis van 5 mg/kg/dag/4 keer per dag/ gedurende 7 dagen. De patiënten werden gevolgd tot ontslag uit het ziekenhuis.

Behandeling:

Melatonine: oplossing in ampullen van 6 mg melatonine/mL, totaal 10 ml = 60 mg. Dosis van 5 mg/kg/dag gedurende 7 dagen, met een maximum van 500 mg/dag/7 dagen.

Placebo = zelfde hulpstof als melatonine injecteerbaar en zelfde volume geïnjecteerd.

Belangrijkste resultaten:

• Vermindering van verblijf in het ziekenhuis met 25% bij patiënten behandeld met melatonine versus placebo.

• Vermindering van mechanische beademingstijd met 40% bij patiënten behandeld met melatonine versus placebo.

• Reductie van invasieve mechanische beademing met 23% bij patiënten behandeld met melatonine versus placebo.

• 55% langere niet-invasieve mechanische beademingstijd bij patiënten behandeld met melatonine versus placebo.

• Vermindering van acute ontstekingsmarkers (ferritine, D-dimeer, IL-6) bij patiënten behandeld met melatonine versus placebo.

• Toename van lymfocyten en afname van neutrofielen bij patiënten behandeld met melatonine versus placebo.

• De resultaten wijzen op een ontstekingsverbetering bij met melatonine behandelde patiënten, met een vermindering van proinflammatoire cytokinen en humorale immuniteit, en een verbetering van de cellulaire immuniteit vergeleken met de placebogroep.

• Bovendien waren er geen tekenen van toxiciteit of bijwerkingen.

Bibliografie:

• Rudd et al. The Lancet 2020; 395: 200–211. doi: 10.1016/S0140-6736(19)32989-7: 10.1016/S0140-6736(19)32989-7.
• García et al. Faseb J. 2015; doi: 10.1096/fj.15-273656.
• World Health Statistics, World Health Organization, 2018.
• Gao et al. BioSci. Trends 2020;4:72-73. DOI: 10. 5582/bst.2020.01047.
• Hoffmann  et al. Cell 2020; DOI: 10.1016/j.cell.2020.02,052.
• Zhou Cell Discovery. 2020:DOI.org/10.1038/s41421-020-0153-3 et al.
• Tan DX, Hardeland R (2020). Potential utility of melatonin in deadly infectious diseases related to the overreaction of innate immune response and destructive inflammation: focus on COVID-19. Melatonin Research. 3, 120-143. DOI.org/10.32794/mr11250052.
• Hen IY, et al. (2019) Severe acute respiratory syndrome coronavirus viroporin 3a activates the NLRP3 inflammasome. Front. Microbiol. 10: 50.
• Venegas C, García JA, Escames G, Ortiz F, López A, Doerrier C, García-Corzo L, López LC, Reiter RJ, Acuña-Castroviejo D (2012) Extrapineal melatonin: analysis of its subcellular distribution and daily fluctuations. J Pineal Res; doi:10.1111/j.1600-079X.2011.00931.

• Hou Y., Hou Y, Shen J, Huan Y, Martin W, Feixiong Cheng F (2020). Network- based drug repurposing for novel coronavirus 2019-nCoV/SARS-Co. Cell Discovery. DOI.org/10.1038/s41421-020-0153-3.