Ερμηνεία κλινικής παθολογίας σε σκύλους και μη ανθρώπινα πρωτεύοντα σε προκλινικές μελέτες

Σκύλοι καιμη ανθρώπινα πρωτεύοντα (NHPs), ιδιαίτερα τα σκυλιά Beagle και οι μακάκοι cynomolgus ή rhesus, είναι βασικά μοντέλα μεγάλων ζώων στην προκλινική ανάπτυξη φαρμάκων. Οι φυσιολογικές τους ομοιότητες με τους ανθρώπους παρέχουν μεταφραστική αξία για την ασφάλεια, τη φαρμακολογία και την αξιολόγηση βιοδεικτών.

Σε αντίθεση με τα τρωκτικά, τα μεγάλα ζώα φιλοξενούν επαναλαμβανόμενες δειγματοληψίες αίματος και μεγαλύτερους όγκους δειγμάτων, επιτρέποντας ταυτόχρονηφαρμακοκινητική (PK), τοξικοκινητική (TK)και κλινικές παθολογικές αξιολογήσεις. Ωστόσο, η ερμηνεία των δεδομένων κλινικής παθολογίας σε αυτά τα είδη συγχέεται από τη βιολογική μεταβλητότητα, τον σχεδιασμό της μελέτης, τη ζωική προέλευση και τις πειραματικές διαδικασίες. Η διάκριση της πραγματικής τοξικότητας-σχετιζόμενης με το άρθρο δοκιμής από τη φυσιολογική μετατόπιση ή τα διαδικαστικά τεχνουργήματα απαιτεί ολοκληρωμένη κατανόηση αυτών των μεταβλητών.

Σε μελέτες σε μεγάλα ζώα, τα μεγέθη της κοόρτης είναι εγγενώς περιορισμένα λόγω ηθικών και πρακτικών περιορισμών. Κατά συνέπεια, τα βασικά δεδομένα πριν από τη δόση-είναι κρίσιμα. Η διεξαγωγή πολλαπλών αξιολογήσεων πριν{3}}της δόσης επιτρέπει στους ερευνητές να:

• Καθιερώστε κάθε ζώο ως το δικό του διαμήκη έλεγχο.
• Ποσοτικοποιήστε την ατομική βιολογική μεταβλητότητα.
• Προσδιορίστε και αποκλείστε τα ακραία ή ανθυγιεινά ζώα πριν από την τυχαιοποίηση.
• Διαφοροποιήστε τον χειρισμό-προκαλούμενες από στρες από τη βασική φυσιολογία.

Η μεμονωμένη διαφοροποίηση είναι ιδιαίτερα έντονη στα NHPs σε σύγκριση με τα τρωκτικά ή σκύλους που εκτρέφονται για συγκεκριμένο σκοπό. Οι ανωμαλίες της βασικής γραμμής συχνά περιλαμβάνουν κυμαινόμενες παραμέτρους ερυθροκυττάρων, σποραδικές αυξήσεις στα ηπατικά ένζυμα ή άτυπα προφίλ πρωτεΐνης. Εάν αυτές οι βασικές παραλλαγές συμπίπτουν με τον αναμενόμενο φαρμακολογικό στόχο ή το τοξικολογικό προφίλ του εξεταζόμενου άρθρου, ο προ{3}}προληπτικός έλεγχος δόσης χρησιμεύει ως ο πρωταρχικός μηχανισμός για την πρόληψη ψευδών-θετικών ερμηνειών.

Η συχνή φλεβοτομή για φαρμακοκινητικό προφίλ μπορεί να προκαλέσει ιατρογενείς αιματολογικές μετατοπίσεις. Η συλλογή αίματος υψηλής-συχνότητας ή υψηλού-όγκου προκαλεί συχνά μειώσεις στα:

• Αριθμός ερυθρών αιμοσφαιρίων (RBC).
• Συγκέντρωση αιμοσφαιρίνης (Hgb).
• Αιματοκρίτης (Hct)
• Ολική πρωτεΐνη και λευκωματίνη (λόγω αιμοαραίωσης)

Εάν η λειτουργία του μυελού των οστών παραμένει ανέπαφη, αυτές οι μικροκυτταρικές ή νορμοκυτταρικές αλλαγές τυπικά συνοδεύονται από μια αντισταθμιστική δικτυοκυτταρίτιδα. Επομένως, οι ήπιες μειώσεις στις παραμέτρους του ερυθρού πρέπει να διασταυρώνονται-με τους συνολικούς όγκους αίματος που λαμβάνονται καθ' όλη τη διάρκεια της μελέτης.

Τα πρωτόκολλα NHP απαιτούν συνήθως αναισθησία για περιορισμό, απεικόνιση ή επεμβατική δειγματοληψία. Η επιλογή και η διάρκεια της αναισθησίας επηρεάζουν άμεσα τις κλινικές παθολογικές ενδείξεις. Τα αναισθητοποιημένα ζώα παρουσιάζουν συχνά αλλοιωμένες κατανομές λευκοκυττάρων και μετατοπισμένα προφίλ ηλεκτρολυτών σε σύγκριση με κοόρτες που έχουν τις αισθήσεις τους, με το χέρι. Επιπλέον, η κατάκλιση και οι ενδομυϊκές ενέσεις αναισθητικού μπορεί να προκαλέσουν υποκλινικό μυϊκό τραύμα, οδηγώντας σε έντονες αιχμές στην κινάση της κρεατίνης (CK). Οι συνεπείς τεχνικές δειγματοληψίας και τα τυποποιημένα πρωτόκολλα αναισθησίας είναι υποχρεωτικά σε όλες τις φάσεις της μελέτης.

Πρόσθετες μεταβλητές σχεδιασμού μελέτης που απαιτούν αυστηρό έλεγχο περιλαμβάνουν:

• Ηλικία και αναπτυξιακό στάδιο του ζώου
• Διάρκεια νηστείας και χρόνος σε σχέση με τη συλλογή
• Σειρά δειγματοληψίας εντός μιας κοόρτης
• Οδός και ρυθμός χορήγησης
• Σύνθετες πειραματικές διαδικασίες (π.χ. χειρουργική δοσολογία, συνεχείς εγχύσεις)

Οι σκύλοι και τα NHP έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των ερυθροκυττάρων από τα τρωκτικά, αλλάζοντας την κινητική της ανάπτυξης αναιμίας και της ανάκτησης του μυελού. Μετά από οξεία απώλεια αίματος, τα μεγάλα ζώα εμφανίζουν χαμηλότερο βασικό ποσοστό δικτυοερυθροκυττάρων και μια πιο σταδιακή αναγεννητική απόκριση.

Στους μακάκους, τα βασικά χαρακτηριστικά των ερυθροκυττάρων (όπως ο μέσος σωματιδιακός όγκος) συσχετίζονται με τη γεωγραφική προέλευση (π.χ. Κινέζοι έναντι πιθήκων cynomolgus από την Καμπότζη έναντι των πιθήκων του Μαυρικίου). Η χρήση ζώων από μία μόνο γεωγραφική πηγή ελαχιστοποιεί τον βασικό θόρυβο. Επιπλέον, υποκλινικά παθογόνα υποβάθρου (όπως αιμοπαράσιτα ή λανθάνουσες ιογενείς λοιμώξεις) μπορούν να καταστείλουν την ερυθροποίηση και πρέπει να ελέγχονται κατά τη διάρκεια της καραντίνας.

Τα προφίλ λευκοκυττάρων είναι ιδιαίτερα συγκεκριμένα-ειδών. Τα σκυλιά είναι-κυρίαρχα ουδετερόφιλα, ενώ τα υγιή NHP εμφανίζουν πιο ισορροπημένη ή λεμφοκυτταρική-κυρίαρχη κατανομή. Αυτές οι βασικές διαφορές υπαγορεύουν διακριτά μοτίβα εκδήλωσης κατά τη συστηματική φλεγμονή.

Επιπλέον, ο σωματικός περιορισμός, τα νέα περιβάλλοντα ή ο φόβος πυροδοτούν την ταχεία απελευθέρωση κατεχολαμινών και γλυκοκορτικοειδών. Αυτή η απόκριση στο στρες προκαλεί οριακή κινητοποίηση, που παρουσιάζεται ως παροδική ουδετεροφιλία και λεμφοπενία. Επειδή τα NHPs είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στο χειρισμό του στρες, μεμονωμένες αλλαγές στον αριθμό των λευκών αιμοσφαιρίων-απουσία συγγενικών κλινικών σημείων ή ιστοπαθολογικών ενδείξεων φλεγμονής ιστού-θα πρέπει να ερμηνεύονται με προσοχή.

Οι κινητικές της πήξης ποικίλλουν ανάλογα με το είδος. Ο βασικός χρόνος προθρομβίνης (PT) είναι εγγενώς μικρότερος στους σκύλους απ' ό,τι στους ανθρώπους και οι ελλείψεις ιδιοσυγκρασιακών παραγόντων μπορεί να προκαλέσουν μεμονωμένη, μη σχετιζόμενη με το φάρμακο- παράταση της PT σε μεμονωμένους σκύλους. Σε μελέτες NHP, οι προσδιορισμοί χρόνου ενεργοποιημένης μερικής θρομβοπλαστίνης (APTT) είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στη μεταβλητότητα της παρτίδας των αντιδραστηρίων και στο χειρισμό του δείγματος (π.χ. μερική πήξη κατά τη συλλογή). Όταν ο καταρράκτης πήξης είναι γνωστός στόχος του εξεταζόμενου αντικειμένου, η αυστηρή αντιστοίχιση της γραμμής βάσης και οι ομοιόμορφες παρτίδες αντιδραστηρίων είναι επιβεβλημένες.

Η αμινοτρανσφεράση αλανίνης (ALT) είναι ένας τυπικός βιοδείκτης για ηπατοκυτταρική διαρροή. Σε νεαρούς σκύλους Beagle που εκτρέφονται για συγκεκριμένο σκοπό, τα αρχικά εύρη ALT είναι στενά, επιτρέποντας την ανίχνευση λεπτών ηπατικών αλλαγών που προκαλούνται από τη θεραπεία. Αντίθετα, οι ηλικιωμένοι σκύλοι και τα NHP εμφανίζουν ευρύτερη φυσιολογική διαφοροποίηση.

Οι μακάκοι παρουσιάζουν συχνά παροδικές, αυτοπεριοριζόμενες αιχμές ALT λόγω υποβάθρου ηπατικών αλλαγών ή υποκλινικών ιικών εξάρσεων. Συνεπώς, οι αυξήσεις ενός σημείου- στα ηπατικά ένζυμα απαιτούν επιβεβαίωση μέσω ταυτόχρονων βιοδεικτών (π.χ. ασπαρτική αμινοτρανσφεράση, ολικά χολικά οξέα), λειτουργικές δοκιμασίες και ιστοπαθολογική αξιολόγηση.

Η αλκαλική φωσφατάση (ALP) και η γάμμα-γλουταμυλ τρανσφεράση (GGT) χρησιμεύουν ως δείκτες της ηπατοχολικής ή χολοστατικής νόσου. Ενώ η ALP είναι εξαιρετικά ευαίσθητη στη χολόσταση σε σκύλους, είναι λιγότερο ειδική στα NHPs λόγω της σημαντικής συνεισφοράς των ισοενζύμων των οστών και του εντέρου, ιδιαίτερα σε νεαρά, αναπτυσσόμενα ζώα. Το GGT είναι συχνά ένας πιο αξιόπιστος δείκτης χολής στα μοντέλα NHP.

Το άζωτο ουρίας αίματος (BUN) και η κρεατινίνη ορού παραμένουν οι τυπικοί δείκτες σπειραματικής διήθησης, παρά την ανευαισθησία τους σε πρώιμο-στάδιο νεφρική δυσλειτουργία. Οι σκύλοι διατηρούν σχετικά στενά φυσιολογικά εύρη για αυτές τις αναλυόμενες ουσίες, απλοποιώντας τον εντοπισμό ήπιων νεφρικών αλλαγών. Αντίθετα, τα NHP παρουσιάζουν ένα ευρύ φάσμα βασικής γραμμής, καθιστώντας τις λεπτές μετατοπίσεις πιο δύσκολο να χαρακτηριστούν.

Επειδή το BUN επηρεάζεται από τον καταβολισμό πρωτεϊνών, τη διατροφική πρόσληψη και την κατάσταση ενυδάτωσης, πρέπει να ερμηνεύεται παράλληλα με την κρεατινίνη. Η ανάλυση ούρων παρέχει ουσιαστικό πλαίσιο, αλλά η συλλογή δειγμάτων σε μεγάλα ζώα-που συχνά περιλαμβάνει τη νυχτερινή συλλογή από τηγάνι-ενέχει κινδύνους εξάτμισης, μόλυνσης κοπράνων ή κυτταρικής υποβάθμισης. Όταν η νεφροτοξικότητα αποτελεί πρωταρχικό μέλημα, συνιστάται χρονισμένη,-καθοδηγούμενη κυστεοσκόπηση με υπερήχους ή εξειδικευμένος μεταβολικός κλωβός.

Οι αυξήσεις της κρεατινικής κινάσης (CK) είναι συχνές σε μελέτες NHP. Συχνά οδηγούνται από φυσική σύλληψη, περιορισμό, ενδομυϊκές ενέσεις ή παρατεταμένη κατάκλιση υπό αναισθησία παρά από συστηματική τοξικότητα του αντικειμένου δοκιμής. Για να αποφευχθεί η παρερμηνεία, οι μεμονωμένες αιχμές CK θα πρέπει να αξιολογούνται ως προς:

• Χρονολογική εγγύτητα σε αγχωτικά γεγονότα ή ενέσεις
• Σαφής εξάρτηση από τη δόση- μεταξύ των ομάδων θεραπείας
• Συν-ενεργοποίηση πιο συγκεκριμένων δεικτών ιστού
• Ταυτόχρονες αλλαγές στην ασπαρτική αμινοτρανσφεράση (AST) και τη γαλακτική αφυδρογονάση (LDH)

Για αξιολογήσεις καρδιοτοξικότητας, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται καρδιακές τροπονίνες (Ι ή Τ), καθώς προσφέρουν ανώτερη καρδιοειδικότητα έναντι των παραδοσιακών ενζυματικών δεικτών τόσο σε σκύλους όσο και σε NHP.

Ο μεταβολισμός της γλυκόζης και των λιπιδίων στα NHPs είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στους περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες και στις διατροφικές αλλαγές. Ο χειρισμός της-επαγόμενης απελευθέρωσης επινεφρίνης πυροδοτεί τακτικά ταχεία γλυκογονόλυση, με αποτέλεσμα παροδική υπεργλυκαιμία. Τα προγράμματα σίτισης προκαλούν επίσης έντονες διακυμάνσεις στα τριγλυκερίδια και τη χοληστερόλη ορού.

Τα NHP εμφανίζουν επίσης υψηλότερες και πιο μεταβλητές βασικές συγκεντρώσεις πρωτεΐνης ορού από τα τρωκτικά. Οι μετατοπίσεις στα κλάσματα λευκωματίνης και σφαιρίνης συχνά αντικατοπτρίζουν μη{1}}συγκεκριμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις οξείας- φάσης σε διαδικασίες, υποκλινικές λοιμώξεις ή αλλοιωμένες διατροφικές καταστάσεις, αντί για άμεση τοξικότητα οργάνων-.

Οι συγκεντρώσεις ηλεκτρολυτών στον ορό, ιδιαίτερα το νάτριο, το κάλιο και το χλωρίδιο, υπόκεινται σε γρήγορες αλλαγές στα NHPs λόγω κατάστασης ενυδάτωσης, ανισορροπίας οξέος-βάσης από αναπνευστική καταστολή-επαγόμενη από αναισθησία ή αιμόλυση δείγματος.

Οι ολικές συγκεντρώσεις ασβεστίου συνδέονται άμεσα με τη λευκωματίνη ορού. Συνεπώς, οι αλλαγές στο συνολικό ασβέστιο πρέπει να διορθωθούν μαθηματικά ή φυσιολογικά για τα επίπεδα λευκωματίνης. Οι αλλαγές στο ολικό ασβέστιο δεν υποδεικνύουν απαραίτητα μια βιολογικά σχετική αλλαγή στο λειτουργικό, ιονισμένο κλάσμα ασβεστίου.

Η ερμηνεία των δεδομένων κλινικής παθολογίας σε σκύλους και πρωτεύοντα πλην του ανθρώπου εκτείνεται πέρα ​​από τις τυπικές στατιστικές συγκρίσεις μεταξύ των ομάδων οχήματος και θεραπείας. Η βιολογική μεταβλητότητα, η βασική μετατόπιση, τα τεχνουργήματα φλεβοτομής, η αναισθησία και το άγχος χειρισμού συχνά εισάγουν συγχυτικά δεδομένα.

Η ακριβής αξιολόγηση ασφάλειας βασίζεται στην ολιστική ενοποίηση των παραμέτρων της κλινικής παθολογίας με τις παραμέτρους σχεδιασμού της μελέτης, τις κλινικές παρατηρήσεις σε πραγματικό χρόνο, τα δεδομένα φαρμακοκινητικής έκθεσης και τα οριστικά ιστοπαθολογικά αποτελέσματα. Μια αυστηρή προσέγγιση για συγκεκριμένα είδη- σε αυτά τα σύνολα δεδομένων είναι απαραίτητη για τη μετάφραση των προκλινικών ευρημάτων σε ακριβείς εκτιμήσεις κινδύνου για τον άνθρωπο.

Επικοινωνήστε με την Prisys Biotech

Hall, RL, & Everds, NE (2003). Παράγοντες που επηρεάζουν την ερμηνεία της κλινικής παθολογίας των πρωτευόντων σκύλων και μη ανθρώπινων πρωτευόντων.Τοξικολογική παθολογία, 31(1_suppl), 6-10. DOI: 10.1080/01926230390174878