EXOGENDowody kliniczne i mechanizm działania

Zawartość

• Dane kliniczne• Mechanizm działania

– Dane przedkliniczne– In vitro– Interakcje molekularne– Ekspresja genów

• Podsumowanie

Sze ro ko ść im puls u20 0m s

Im puls y przy 1kHz

Fa la 1 ,5 MHz

Exogen– ultradźwięki impulsowe o niskim natężeniuEnergia urządzenia wynosi 30 mW/cm2

Streszczenie dowodów klinicznych dotyczących urządzenia EXOGENŚw ie że z ła m a nia

• W 7 randomizowanych badaniach klinicznych wykazano konsekwentne przyspieszenie gojenia przy różnych typach kości, złamań i interwencji chirurgicznych

• Silniejsze przyspieszenie u palaczy• Sugerowane ograniczenie przypadków opóźnienia zrostu / stawu

rzekomego

Sta w y rze ko m e

• W kilku spójnych, praktycznych badaniach fazy II/III wykazano duży odsetek powodzenia terapii przy stosowaniu wyłącznie urządzenia EXOGEN w przypadku dobrze rozpoznanych stawów rzekomych

• Jednorodne oddziaływanie na stawy rzekome atroficzne, oligotroficzne i hipertroficzne

S ugerowany wpływ na różne e tapy/procesy/komórki

0

2

4

6

8

10

12

Lic

zba

wy

go

jon

ych

zła

mań

8 10 12 14 16 18 20 22 > 24Cza s g o je n ia [tyg o d nie ]

T. a k tyw na

Pla c e b o

O 38% krótszy czas do wygojenia złamaniaTerapia aktywna - 96 dni; placebo - 154 dni(p < 0,0001)

Złamanie środkowej części trzonu kości piszczelowejBadanie prospektywne, randomizowane, wieloośrodkowe, kontrolowane placebo, prowadzone metodą podwójnie ślepej próby: Terapia aktywna - 33; placebo - 34

6 %

35 %

Ograniczenie zrostów opóźnionych o 83%

150 dni

Heckman i in. (1994) J. Bone Joint Surgery 76A 26-34

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

EXOGEN Pla c e b o

0

50

100

150

200

250

2 mm 3-4 mm 5 mm

Rozmiar szczeliny złamaniaUS Placebo

020406080

100120140160180200

17-30 31-67Wiek pacjenta [lata]

Lic

zba

dn

i d

o w

ygo

jen

ia

0204060

80100120140160

180

Niepalący Palacze

Ograniczenie czasu gojenia• Skuteczność w różnych grupach wiekowych• Największa skuteczność w przypadku upośledzenia

mechanizmów gojenia oraz w przypadku złamań trudnych do wygojenia

Lic

zba

dn

i d

o w

ygo

jen

ia

Lic

zba

dn

i d

o w

ygo

jen

ia

Złamania dystalnej części kości promieniowej

• Ograniczenie utraty wyrównania złamania(t. aktywna - 20%; placebo - 43%)

•0

•2

•4

•6

•8

•10

•12

• Lic

zba

wyg

ojo

nyc

h zł

am

ań

•1 •2 •3 •4 •5 •6 •8 •10 •12 •16 •20•Czas gojenia [tygodnie]

•t. aktywna

•placebo

•43%

•0%

•5%

•10%

•15%

•20%

•25%

•30%

•35%

•40%

•45%

•N = 17

•t. aktywna

•placebo

•20%

•N = 15

• Utr

ata

wyr

ów

nan

ia z

łam

an

ia

• O 38% krótszy czas do wygojenia złamania(t. aktywna - 61 dni; placebo - 98 dni, p < 0,0001)

•Kristiansen i in. (1997) J. Bone Joint Surg. 79A 961-973

Badanie prospektywne, randomizowane, wieloośrodkowe, kontrolowane placebo, prowadzone metodą podwójnie ślepej próby

Terapia aktywna – 30, placebo - 31

0

5

10

15

20

25

30

0

5

10

15

20

25

30

Badanie prospektywne, randomizowane, jednoośrodkowe, kontrolowane placebo, prowadzone metodą podwójnie ślepej próby

Terapia aktywna - 16, placebo - 14

Pełne obciążenie Zmostkowana 3. warstwa korowa

* p < 0,05Leung i in. (Ultrasound Med Biol, 2004)

Kompleksowe złamania kości piszczelowej

40% *

Exogen

Placebo

Exogen

Placebo

Cza

s [

tyg

od

nie

]

42,5% *

Exogen

Placebo

Stawy rzekome• Prospektywne serie przypadków (rozpoznane stawy rzekome)

• 29 przypadków stawu rzekomego– 5 atroficznych– 12 hipertroficznych– 12 oligotroficznych

• Kości– 1 k. śródstopia, 1 staw skokowy,

10 k. piszczelowych/strzałkowych, 5 k. udowych, – 1 obojczyk, 1 k. ramienna, 3 k. łokciowa, 2 k. promieniowe,

5 k. łódeczkowatych

• W 86% wszystkich przypadków doszło do wygojenia• Średni czas do wygojenia: 22 tygodnie• U 75% palaczy / byłych palaczy doszło do wygojenia

Nolte i in. (2001) Low Intensity Pulsed Ultrasound in the Treatment of Nonunions [Ultradźwięki impulsowe o niskim natężeniu w leczeniu stawów rzekomych], J. Trauma 51 (4) 693-703

Dowody FDA na leczenie stawu rzekomego przez Exogen378 przypadków stawu rzekomego• Kryteria włączenia – wszystkie przypadki (za wyjątkiem schorzeń

czaszki/kręgów), w których nie dochodziło do wygojenia– 21 miesięcy od złamania – 15 miesięcy od poprzedniej interwencji chirurgicznej– 2,4 wcześniejszych niepowodzeń interwencji chirurgicznych– Wszystkie kości i typy kości– Wszystkie typy stawu rzekomego – atroficzny, oligotroficzny i hipertroficzny– Wszystkie typy stabilizacji złamania – zachowawcza (33%) i chirurgiczna

(67%)• Jedyną zmianą w terapii było stosowanie urządzenia przez 20 m inut

dziennie• 2 badania opublikowane w recenzowanych czasopismach (Nolte, Gebauer) • Częstość sukcesów terapii w ciągu średnio 4 ½ miesiąca - 86%• Brak problemów w zakresie bezpieczeństwa stosowania

Częs to śc i w yg o je nia s ta w ó w rze ko m yc h

K. promieniowa/łokciowa89,5% (179/200)

K. ramienna74,8% (83/111)

K. piszczelowa / piszczelowa ze strzałkową90,8% (708/780)

K. udowa84,5% (142/168)

Stopa‡

86,7% (39/45)

K. łódeczkowata93,2% (123/132)

Dłoń/nadgarstek†

95,7% (22/23)

Obojczyk77,8% (56/72)

Staw skokowy85,3% (58/68)

K. śródstopia92,0% (160/174)

KośćCzęstość wygojenia* (przypadki wygojone/leczone)

* częstości wygojenia na podstawie wieku złamań 91-180 dni† obejmuje kości śródręcza, nadgarstka i kość haczykowatą‡ obejmuje kość skokową, piętową, łódkowatą stępu, sześcienną i kości klinowate

Podsumowanie badań dotyczących stawów rzekomych i zrostu opóźnionego

Romano i in. (2009) Ultrasound in Med. & Biol.

AutorzyLiczba

przypadkówZrosty opóźnione

[% wygojenia]Stawy rzekome[% wygojenia]

Zawartość

• Dane kliniczne• Mechanizm działania

– Dane przedkliniczne– In vitro– Interakcje molekularne– Ekspresja genów

• Podsumowanie

Mechanizm działania

- Odpowiedź biologiczna generowana przez sygnał mechaniczny• Komórki wyczuwają ultradźwięki o niskim natężeniu (sygnał LIPUS)

poprzez mechanoreceptory integrynowe znajdujące się na ich powierzchni

• Uruchomienie wewnątrzkomórkowej kaskady przekazywania sygnałów skutkującej zwiększeniem ekspresji COX2 -> PGE2, co jak wiadomo odgrywa istotną rolę w leczeniu złamań

• Analiza przedklinicznych danych o leczeniu złamań wskazuje na wzrost ekspresji białek BMP oraz czynników angiogenezy, różnicowania się i mineralizacji

• Wszystkie te czynniki sprzyjają przyspieszeniu gojenia oraz gojeniu różnych typów złamań…

• W wielu recenzowanych publikacjach opisano badania i zgłoszono oddziaływania urządzenia Exogen na komórki w obrębie złamania, jak również wpływ tego urządzenia na leczenie złamań

Etapy gojenia się złamania

Szerokość impulsu200 ms

Impulsy przy 1kHz

Częs to tliw o ść 1 .5MHz

Exogen– ultradźwięki impulsowe o niskim natężeniuEnergia urządzenia wynosi 30 mW/cm2

Model transmisji ultradźwięków z urządzenia Exogen

W momencie gdy ultradźwięki docierają do kości, przenikają przez nią, ale też przemieszczają się wokół niej. Prowadzi to do powstania fal podłużnych i poprzecznych

Przechodzenie ultradźwięków wokół kości oznacza, że leczona jest cała kość

Teijin Ltd

Fale podłużne Fale poprzeczne

Interferometr laserowy

Laser pozwala zmierzyć ruchy w obrębie kości oraz tkanek miękkich otaczających miejsce urazu

Mayo Clinic

Pomiar ruchów w obrębie złamania wskutek zastosowania urządzenia Exogen

Laser pozwala zmierzyć ruchy w obrębie kości oraz tkanek miękkich otaczających miejsce urazu

Mayo Clinic

Pomiar ruchów w obrębie złamania wskutek zastosowania urządzenia Exogen

Interferometr laserowy

Laser pozwala zmierzyć ruchy w obrębie kości oraz tkanek miękkich otaczających miejsce urazu

Mayo Clinic

Pomiar ruchów w obrębie złamania wskutek zastosowania urządzenia Exogen

Interferometr laserowy

• Ultradźwięki emitowane przez Exogen generują nanoruchy, a nie mikroruchy

• Ruchy tkanek miękkich o 7,3 nm oraz kości o 0,25 nm

0.00E+00

5.00E-07

1.00E-06

1.50E-06

2.00E-06

2.50E-06

3.00E-06

3.50E-06

4.00E-06

500 700 900 1100

Częstotliwość [Hz]

Wie

lkoś

ć [m

/s]

1kHz

Pomiar ruchów w obrębie złamania wskutek zastosowania urządzenia Exogen

Mayo Clinic

Jak widać, ultradźwięki emitowane przez Exogen generują nanoruchy tkanekJak komórka to wykrywa?

Integryny – mechanoreceptory pozakomórkowe

Łańcuch alfa

Łańcuch beta

Talina

CYTOSZKIELET SYGNALIZACJA

αβ

Kolagen

Fibronektyna

αβ

Integryna

Aktyna niespolimeryzowana

Białka cytoplazmatyczne

ECM

Src

α-aktynina

Talina

Winkulina

Paksylina

Winkulina

FAK

Paksylina

PaksylinaTalina

Paksylina

αβαβ

Paksylina

Src

α-aktynina

Talina

Paksylina

Winkulina

FAK

Paksylina

PaksylinaTalina

Winkulina

Paksylina

αβαβ

Paksylina

Src

α-aktynina

Talina

Paksylina

Winkulina

FAK

Paksylina

PaksylinaTalina

Paksylina

Winkulina

αβ αβαβ αβαβαβ

Paksylina

Src

α-aktynina

Talina

Paksylina

Winkulina

FAK

Paksylina

PaksylinaTalina

Grupowanie cząsteczek integrynyWinkulina

Paksylina

αβ αβαβ

Src

α-aktynina

αβαβαβGrupowanie cząsteczek integryny

Talina

Winkulina

Paksylina

Winkulina

FAK

Paksylina

Paksylina

Paksylina

Talina

αβ αβαβ

Src

α-aktynina

Winkulina

PaksylinaWinkulina

αβαβαβTalinaPłytka przylegania

FAK

Paksylina

Paksylina

PaksylinaTalina

Uniwersytet w Ulm

αβ αβαβ

FAK

α-aktynina

Talina

WinkulinaPaksylina

αβαβαβTalina Talina

Src

FAK

P

P

MEK 1

MEK 2

P

P

Aktyna niespolimeryzowana

Uniwersytet w Ulm

Paksylina Paksylina

kontrola

αβ αβαβ

FAK

α-aktynina

Talina

WinkulinaPaksylina

αβαβαβTalina Talina

Src

FAK

P

P

MEK 1

MEK 2

P

P

Uniwersytet w Ulm

Paksylina Paksylina

kontrola

30 min po US

Co jest wynikiem tego przekazywania sygnałów za pośrednictwem integryn?

Wytwarzanie COX2 po ekspozycji na ExogenTo jest tempo ograniczania aktywności enzymów w produkcji prostaglandyny E2 (PGE2)

Stężenia białek

Stężenia mRNA

Tang – Mol. Pharm. 2006

Ek

spre

sja

ge

nu

CO

X-2

[% k

on

tro

li]

Czas [godz.]

Czas [godz.]

Kontr.

Kontr.

Krotność

Simon i in., JBMR 2003

JOURNAL OF BONE AND MINERAL RESEARCH Tom 17, numer 6, 2002 r. © 2002 American Society for Bone and Mineral Research [Amerykańskie Towarzystwo ds. Badań nad Kośćmi i Mineralizacją]

Funkcje cyklooksygenazy 2 mają kluczowe znaczenie dla gojenia się złamania kości

ANN MARIE SIMON1,2, MICHAELE BETH MANIGRASSO1,2 oraz J. PATRICK O’CONNOR1,3

STRESZCZENIE

Chociaż istnieją molekularne i histologiczne podobieństwa między rozwojem kości u płodu a gojeniem się złamań, to wczesną fazę gojenia się złamania stanowi stan zapalny, niewystępujący w trakcie rozwoju. W miejscach wystąpienia stanu zapalnego dochodzi do wzbudzenia aktywności cyklooksygenazy 2 (COX-2), która wytwarza prozapalne prostaglandyny. Aby sprawdzić, czy COX-2 oddziałuje na gojenie się złamań, szczury zostały poddane leczeniu niesteroidowymi lekami przeciwzapalnymi (NLPZ) selektywnie działającymi na COX-2 podawanymi w celu zatrzymania zależnej od COX-2 produkcji prostaglandyn. W badaniach radiograficznych, histologicznych i mechanicznych stwierdzono, że u szczurów leczonych lekami NLPZ selektywnie działającymi na COX-2 (celekoksyb i rofekoksyb) złamanie nie ulegało wygojeniu. Normalne gojenie się kości nie było też możliwe u myszy homozygotycznych pod względem mutacji typu „null” w genie COX-2. To pokazuje, że aktywność COX-2 jest niezbędna dla normalnego gojenia się kości, oraz potwierdza, że wpływ leków NLPZ selektywnie działających na COX-2 na gojenie się kości jest skutkiem inhibicji aktywności COX-2, a nie skutkiem działań ubocznych leku. Obserwacje histologiczne sugerują, że COX-2 jest niezbędny do normalnego kostnienia śródchrzęstnego w trakcie gojenia się złamania. Jako że u myszy bez Cox2 rozwijają się normalne szkielety, to nasze obserwacje wskazują, że rozwój kości u płodu oraz gojenie się złamania to odmienne procesy, oraz że działanie COX-2 jest szczególnie istotne przy gojeniu się złamań. (J Bone Miner Res 2002;17:963–976) Słowa kluczowe: cyklooksygenaza 2, gojenie się złamania, kostnienie śródchrzęstne, niesteroidowy lek

przeciwzapalny, prostaglandyna

WPROWADZENIE

OJENIE SIĘ ZŁAMANIA to kulminacyjny etap uporządkowanej w wysokim stopniu serii

fizjologicznych i komórkowych szlaków mających na celu przywrócenie funkcjonowania złamanych kości. Osteogeneza w trakcie gojenia się złamania zachodzi na drodze kostnienia na podłożu błoniastym oraz kostnienia śródchrzęstnego, które to procesy przypominają formowanie się układu kostnego u płodu(1–3). Niemniej istnieją charakterystyczne reakcje fizjologiczne i komórkowe na złamanie kości – zlokalizowane niedotlenienie tkanek, krwiak w złamaniu i następujący po tym stan zapalny w miejscu złamania, jak również klinicznie jawne przemodelowanie kostniny w złamaniu na

późniejszych etapach gojenia – które nie mają znanych odpowiedników w procesie płodowego rozwoju szkieletu. Postawiono hipotezę, że wczesne reakcje fizjologiczne na złamanie kości, tj. niedotlenienie i stan zapalny, indukują szlaki ekspresji genów i sprzyjają proliferacji komórek oraz ich migrowaniu do miejsca złamania, co ułatwia gojenie(4,5). Wytwarzanie lub uwalnianie wskutek tych fizjologicznych procesów specyficznych czynników wzrostu, cytokin oraz lokalnych hormonów w miejscu złamania może pozwolić na uzyskanie odpowiedniego mikrośrodowiska, które (1) stymuluje proliferację osteoblastów w okostnej oraz kostnienie na podłożu błoniastym w miejscu złamania, (2) stymuluje proliferację komórek i ich migrację do miejsca złamania

W przypadku autorów nie zachodzą żadne konflikty interesów.

1 Department of Orthopaedics [Wydział Ortopedii], University of Medicine and Dentistry of New Jersey [ Uniwersytet Medyczny i Stomatologiczny New Jersey], New Jersey Medical School [Akademia Medyczna New Jersey], Newark, New Jersey, Stany Zjednoczone. 2 Department of Biomedical Engineering [Wydział Inżynierii Biomedycznej], Rutgers University [Uniwersytet Rutgersa], Piscataway, New Jersey, Stany Zjednoczone. 3 Department of Microbiology and Molecular Geneti cs [Wydział Mikrobiologii i Genetyki Molekularnej], UMDNJ-New Jersey Medical School [UMDNJ – Akademia Medyczna New Jersey], Newark, New Jersey, Stany Zjednoczone.

G

Bez leczenia 0 min po US 20 min po US 40 min po US

Ekspresja genów po jednorazowej terapii urządzeniem Exogen

Centrum Badawcze Smith & Nephew - York

Dlaczego warto używać urządzenia EXOGEN przez cały proces gojenia się złamania?

In vivo – model zamkniętego złamania kości udowej

Model zamkniętego złamania kości udowej szczura

Azuma i in., JBMR 2001

** p < 0,01 w porównaniu z kością po przeciwnej stronie stanowiącą kontrolę

# p < 0,05 w porównaniu z pełnym okresem gojenia

Faza 1 = 1-8

Faza 2 = 9-16

Faza 3 = 17-24

K o ntro la

Ex o g e n

Mak

sym

alny

mom

ent s

kręc

ając

y [N

∙mm

]

Pełny okres Faza 1 Faza 2 Faza 3

Poprawa właściwości mechanicznych jest skorelowana z mineralizacją kostniny

Model złamania kości udowej – 25. dzień

Kontrola Exogen

Azuma i in., JBMR 2001

Stymulacja resorpcji starej kości oraz powstawania nowej• Miarą wyniku terapii jest gęstość mineralna kości określana przez TK• U leczonych zwierząt widoczna jest wzmożona resorpcja starej kości

zbitej i zwiększona produkcja nowej kości splotowatej (woven bone )

Kolor czerwony• Stara kość zbita

Kolor zielony• Nowa kość splotowata

Ex o g e n K o ntro la

Ex o g e n Ko ntro la

Exogen Kontrola

2 8 dni

Naruse i Takagaki

Mechanizm działania

- Odpowiedź biologiczna generowana przez sygnał mechaniczny• Komórki wyczuwają ultradźwięki o niskim natężeniu (sygnał LIPUS)

poprzez mechanoreceptory integrynowe znajdujące się na ich powierzchni

• Uruchomienie wewnątrzkomórkowej kaskady przekazywania sygnałów skutkującej zwiększeniem ekspresji COX2 -> PGE2, co jak wiadomo odgrywa istotną rolę w leczeniu złamań

• Analiza przedklinicznych danych o leczeniu złamań wskazuje na wzrost ekspresji białek BMP oraz czynników angiogenezy, różnicowania się i mineralizacji

• Wszystkie te czynniki sprzyjają przyspieszeniu gojenia oraz gojeniu różnych typów złamań…

Przegląd informacji

• Klinicznie udowodnione wyniki w zakresie gojenia się kości u ludzi– o 38% szybsze gojenie świeżych złamań– o 83% mniej przypadków zrostu opóźnionego– wygojenie 86% stwierdzonych stawów rzekomych

• Nieinwazyjna terapia zajmująca 20 minut dziennie• Bezpieczeństwo – bez zdarzeń niepożądanych i bez

przeciwwskazań• Współpraca z leczeniem zachowawczym oraz ze

stabilizatorami wewnętrznymi i zewnętrznymi• Poznany mechanizm działania (200 publikacji i 130

prezentacji ustnych)

Wystarczy 20 minut dziennie

1.

2.

3.

PROGRAM GWARANTOWANY EXOGEN

Obejmuje Pacjentów ze zrostem opóźnionym i brakiem zrostu

Wymaga zdjęć RTG przed rozpoczęciem terapii oraz po 90 i 140 dniach leczenia aparatem EXOGEN

Firma Smith&Nephew zawiera umowę z pacjentem Cena 3 50 0pln

WARUNKI WYŁĄCZENIA Z PROGRAMUNastępujące złamania nie są objęte Programem:

Złamania patologiczne (będące wynikiem patologii kości lub choroby o charakterze nowotworowym).

Złamania III stopnia wg Gustillo. Złamania ze szczelinami o rozmiarze ponad 25% średnicy

kości, diastaza złamania nie może być większa niż 8 mm. Nieustabilizowane złamania. Zainfekowane stawy rzekome. Złamania czaszki lub kręgów. Złamania, które w okresie stosowania Exogenu™ były

leczone przy zastosowaniu innej terapii (inwazyjnej lub nieinwazyjnej).