Herbestemming van een antidiabeticum voor de behandeling
van twee zeldzame en erfelijke vormen van ernstige neutropenie

(Translatie van ScienceToday)

06/05/2020

 

Een fundamentele ontdekking leidt tot een nieuwe behandeling voor zeldzame ziektes die het immuunsysteem aantasten. Patiënten over de hele wereld worden behandeld dankzij dit succesverhaal van onderzoekers van het de Duve Instituut (UCLouvain). 

Neutrofielen zijn witte bloedcellen die een belangrijke rol spelen in ons immuunsysteem. Ze staan ​​vooraan in de strijd tegen bacteriën die ons lichaam infecteren. Maar sommige ziektes leiden tot een daling van het aantal neutrofielen in het bloed, een aandoening die bekend staat als 'neutropenie'. Patiënten met deze ziektes zijn vatbaarder voor ernstige infecties, wat het geval is bij een stofwisselingsziekte genaamd glycogeenstapelingsziekte type 1B. Pas onlangs was de oorzaak van de neutropenie bij deze ziekte en bij een tweede gerelateerde zeldzame ziekte begrepen door het team onder leiding van de professoren Maria Veiga da Cunha en Emile Van Schaftingen van het de Duve Instituut (UCLouvain), en gepubliceerd in 2019 in het tijdschrift PNAS (ook in ScienceToday).

 

De onderzoekers toonden aan dat de neutrofielen van patiënten worden vergiftigd door een gefosforyleerd derivaat van een glucose-achtig molecuul (1-deoxyglucose) dat we allemaal in ons bloed hebben. Het genetische defect dat aanwezig is bij patiënten met deze ziekte leidt ertoe dat het gefosforyleerde derivaat van 1-deoxyglucose zich ophoopt en het metabolisme van neutrofielen ernstig wordt verstoord. Op basis van deze ontdekking stelden de onderzoekers voor om de ziekte te behandelen met een antidiabeticum dat de glucoseconcentratie in het bloed verlaagt door de eliminatie ervan via de urine te verhogen. Het medicijn veroorzaakt ook de eliminatie van 1-deoxyglucose, zodat de concentratie in het bloed lager wordt. Logischerwijs dachten de onderzoekers dat het medicijn daarom de ophoping van het toxische derivaat van 1-deoxyglucose in neutrofielen zou moeten verminderen. Hun experimenten met muizen hebben aangetoond dat dit het geval is. 

 

In een artikel dat net is verschenen in het tijdschrift Blood, laat het UCLouvain-team, in samenwerking met clinici uit Oostenrijk, de Verenigde Staten en Nederland, zien dat deze revolutionaire behandeling bij patiënten werkt. In totaal vier patiënten vertoonden steeds terugkerende mond-, darm- en/of huidinfecties, waarbij sommigen onmogelijk normaal konden eten, en aanhoudende diarree en/of zwaar geïnfecteerde wonden die niet genazen. Door de toediening van het antidiabeticum verdwenen deze symptomen geheel of bijna volledig binnen enkele weken. Het aantal neutrofielen in het bloed stabiliseerde en, belangrijker nog, neutrofielen herwonnen hun vermogen om bacteriën effectief aan te vallen.

 

 

Het antidiabeticum empagliflozine verlaagt de plasmaspiegels van 1,5-anhydroglucitol en herstelt de neutrofielenfunctie bij GSD-Ib-patiënten door 1,5-anhydroglucitol-6-fosfaat in neutrofielen te verlagen. 1,5-anhydroglucitol (1,5-AG) is een niet-metaboliseerbaar glucose-analoog dat aanwezig is in bloed (≈150 µM) en afkomstig is van voedsel. Het wordt langzaam gefosforyleerd tot 1,5-anhydroglucitol-6-fosfaat (1,5-AG6P) door de nevenactiviteit van hexokinasen en ADP-afhankelijk glucokinase (ADPGK), aanwezig in neutrofielen. Ter voorkoming van accumulatie, welke glucose-fosforylering blokkeert (zie hieronder), wordt 1,5AG6P door G6PT naar het endoplasmatisch reticulum getransporteerd en daar gedefosforyleerd door het fosfatase G6PC3. Paneel A: Bij GSD-Ib-patiënten met een tekort aan G6PT hoopt 1,5AG6P zich op in de neutrofielen. De stijging van de concentratie van 1,5AG6P vergiftigt de neutrofielen door hexokinases sterk te remmen en door de uitputting van de intracellulaire pool van glucose-6-fosfaat (Gluc-6P), die essentieel is voor het overleven en functioneren van neutrofielen. Paneel B: Remming van de renale natriumglucose-cotransporter 2 (SGLT2) met empagliflozine leidt tot glucosurie (glucose in de urine) door de renale resorptie van glucose te voorkomen, maar ook tot een verbeterde eliminatie van 1,5-AG via de urine. Dit leidt bijgevolg tot een ≈ viervoudige verlaging van de concentratie van 1,5AG in bloed en van 1,5-AG6P in neutrofielen. Dit verlicht de remming van hexokinases, vergroot de pool van Gluc-6P en van de metabolieten stroomafwaarts, waardoor de glycolyse, respiratory burst en eiwitglycosylering worden verbeterd. Neutrofielen functioneren beter en neutropenie wordt grotendeels gecorrigeerd.

 

 

Elders in de wereld worden momenteel veel andere patiënten met deze twee gerelateerde zeldzame vormen van neutropenie behandeld op basis van de ontdekkingen van het team van het de Duve Instituut. Het onderzoek dat tot deze ontdekkingen heeft geleid, werd financieel ondersteund door verschillende financieringsbronnen (FNRS, UCLouvain, het de Duve Instituut), en met name WELBIO. 'Deze studie markeert een belangrijke stap voor WELBIO', zegt Pierre Van Renterghem, algemeen directeur van WELBIO, het Waalse onderzoeksinstituut voor excellence in de levenswetenschappen. 'Patiënten profiteren tegenwoordig van een behandeling die alleen bedacht is kunnen worden dankzij fundamentele ontdekkingen met betrekking tot het intermediaire metabolisme, uitgevoerd in het kader van een door WELBIO ondersteund onderzoeksproject. Nog geen 10 jaar na het starten van onze activiteiten is dit het eerste van onze projecten waarbij onderzoekers succesvol de slag maken van fundamenteel onderzoek naar de behandeling van patiënten.’

 

 

Emile Van Schaftingen en Maria Veiga-da-Cunha

 

Artikel over het onderzoek

Wortmann SB, Van Hove JLK, Derks TGJ, Chevalier N, Knight V, Koller A, Oussuren E, Mayr JAM, van Spronse FJ, Lagler FB, Gaughan S, Van Schaftingen E, Veiga-da-Cunha M

Blood (2020) - doi: org/10.1182/blood.2019004465

 

In de kranten

L'avenir.net - Grâce à des chercheurs belges, on a un traitement pour une maladie rare  - 05/05/2020

 

MEER INFORMATIE OVER MARIA VEIGA-DA-CUNHA EN EMILE VAN SCHAFTINGEN'S GROEP :