健康な顧客所有犬17頭を対象とした低用量ラパマイシンの安全性と心機能への影響を評価するマスク付きプラセボ対照無作為化臨床試験


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オリジナリティのある研究論文
Front. Vet. Sci.、2023年5月18日
比較医学・臨床医学
第10巻 - 2023年|https://doi.org/10.3389/fvets.2023.1168711
健康な顧客所有犬17頭を対象とした低用量ラパマイシンの安全性と心機能への影響を評価するマスク付きプラセボ対照無作為化臨床試験

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fvets.2023.1168711/full

Brian G. Barnett1*†, Sonya R. Wesselowski1, Sonya G. Gordon1, Ashley B. Saunders1, Daniel E. L. Promislow2,3, Stephen M. Schwartz4, Lucy Chou1†, Jeremy B. Evans1, Matt Kaeberlein3 及び Kate E. Creevy1
1Department of Small Animal Clinical Sciences, School of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences, Texas A&M University, College Station, TX, United States
2ワシントン大学生物学部、シアトル、ワシントン州、アメリカ合衆国
3ワシントン大学臨床検査医学・病理学教室(米国ワシントン州シアトル市
4フレッドハッチンソンがんセンター、シアトル、WA、米国、疫学プログラム
はじめに:: 実験動物における低用量ラパマイシンの老年科学研究では、加齢に伴う心機能不全の回復など、数多くの効果が確認されている。イヌでは10週間の投与で心血管系の効果が確認され、低用量ラパマイシンの長期使用による効果や副作用の可能性について疑問が呈されている。本研究の目的は、健康な犬において、低用量ラパマイシンの6ヶ月間の投与が心機能の心エコー指標に与える影響を評価し、有害事象の発生を記録することであった。
方法:: 6~10歳、体重18~36kgで、重大な全身疾患のない17頭の顧客所有の犬を、前向き無作為化プラセボ対照マスク付き臨床試験に参加させた。低用量ラパマイシン(0.025mg/kg)またはプラセボを週3回、6ヶ月間投与した。ベースライン、6ヶ月、12ヶ月の評価では、身体検査、心臓病学的検査、臨床病理学的検査が行われた。3ヵ月後の評価では、身体検査と臨床病理学的検査が行われた。飼い主は、2週間ごとにオンラインアンケートに回答した。
結果:: 6ヶ月または12ヶ月の時点で、ラパマイシン群とプラセボ群の間で心エコー図パラメータに統計的に有意な差はなかった。また、臨床的に重要な有害事象は発生しなかった。隔週で行われたアンケートのうち、ラパマイシンを投与された犬の飼い主が行動や健康にポジティブな変化を感じたと報告したのは26.8%であり、プラセボ群では8.1%だった(p = 0.04)。
考察:: 低用量ラパマイシンを投与した犬では、心機能に臨床的に有意な変化は認められなかったが、本薬剤の忍容性は良好で、有意な有害事象は認められなかった。

  1. はじめに
    正常な心臓の老化は、加齢に伴う心血管疾患の発生率の上昇と同様に、経時的に複数の構造的および機能的変化をもたらす。ヒトでは、左心房の拡張、左心室壁厚の増加、拡張機能障害が加齢に伴う変化としてよく知られている(1-4)。犬においても、10歳以上の犬における等容弛緩時間の増加や、2歳未満の犬と比較して6歳以上の犬における僧帽弁流入E/A波比(E:A)の減少など、加齢に伴う拡張機能障害の心エコーによる証拠が証明されている(5)。細胞レベルでは、心臓の線維化や肥大化を促進する炎症性サイトカインのアップレギュレーション、マクロオートファジーの低下、酸化ストレスの増加などが、心臓の老化のメカニズムとして提唱されています(3、6)。
    ラパマイシンは、イースター島で採取された土壌サンプルから初めて同定された大環状ラクトン分子である。ラパマイシンは、イースター島の土壌から初めて発見されたマクロシルラクトン分子で、Streptomyces hygroscopicusという細菌によって自然に生産され、その強力な抗真菌活性が最初に研究されました。その後、哺乳類細胞の増殖も阻害することがわかり、抗がん剤や免疫抑制剤として臨床開発されました。ラパマイシン(シロリムス)は、1999年に腎移植拒絶反応の予防薬としてFDAに承認され、ラパマイシン誘導体(ラパログ)と共に、20年以上にわたり臓器移植医療に使用されています。さらに、ラパマイシンまたはラパログは、再狭窄を防ぐための心臓ステントへの使用、結節性硬化症複合体疾患への使用、および一部の癌への使用についてFDAの承認を得ています(7、8)。
    ラパマイシンは、ラパマイシン複合体I(mTORC1)阻害剤であり、mTORシグナルは、細胞増殖、栄養応答、プロテオスタシス、および生存の制御に大きな役割を果たす(9-11)。最近の研究では、ラパマイシンが、マクロオートファジーの誘導、mRNAの翻訳の変化、栄養センシングの修正、無菌性炎症の減少、幹細胞機能の改善により、細胞レベルで老化プロセスに影響を与えることが示唆されています(11-13)。研究者は、様々な手段でmTORシグナルを改変することにより、酵母(14)、線虫(15)、キイロショウジョウバエ(16)の寿命を延ばしてきました。齧歯類のラパマイシン研究では、寿命の延長(17-23)、認知機能や筋肉機能の改善(22、24、25)、腫瘍形成の抑制(26)、網膜症の予防(27)、幹細胞機能の回復(9、28)、免疫低下の回復(9)、歯周病の回復(29、30)、腎臓機能の改善(31)、腱(32)等の多数の効果が示されている、 腸機能の改善と腸内細菌の減少(22、28)、卵巣機能の維持(33)難聴の予防(34)、加齢に伴う心機能障害の回復、特に収縮機能の指標(駆出率(EF)、分画短縮(FS)、左心室収縮末期寸法)の改善と加齢による心肥大の減少(6、35、36)。ラパマイシンは、最近、虫垂骨肉腫の補助療法として臨床試験に使用されたが、無病生存期間中央値や全生存期間に有意な改善は認められなかった(37)。
    加齢に伴う変化を緩和することを目的とした投与量では、ラパマイシンに関連する有害事象は齧歯類では珍しく、高脂血症、性腺萎縮、白内障形成、および慢性使用によるグルコースホメオスタシス変化などがある(19、38)。高齢のヒトを対象とした低用量のラパマイシンおよびその誘導体の研究では、有害事象は一般に軽度かつ一過性であり、口内炎、下痢、コレステロールの上昇、頭痛などがある (39, 40)。ラパマイシンを非免疫抑制用量で評価した犬における数少ないin vivo試験では、有害事象の発生率が低く、忍容性が高いことが示されている(41、42)。
    ラパマイシンがこれらの報告された効果を発揮する細胞メカニズムを完全に解明するためには、さらなる研究が必要である。以前、私たちのグループは、健康な中年犬を対象に、低用量ラパマイシンとプラセボを10週間にわたって投与し、健康なペット犬における低用量ラパマイシンの安全性を確立することを主目的として調査しました。また、マウスにおいてラパマイシンが加齢に伴う心機能低下を抑制することが証明されていることから、心臓の評価項目も検討した(6、36、43)。試験期間はわずか10週間で、登録時にはすべての犬が正常な心エコー図であった。興味深いことに、この試験では、10週間の試験期間中、EFに統計的に有意な変化は認められなかったが、FSは治療した犬で改善したことが分かった。さらに、E/A比はプラセボと比較して治療犬で統計的に有意に高く、10週間の治療期間中、臨床的に意味のある有害事象は観察されなかった(44)。この小規模かつ短期間の試験の結果から、より長期間の追跡調査を実施することが決定されました。
    コンパニオンドックにおけるラパマイシンおよび他のジェロサイエンス治療薬の潜在的な利点をさらに評価することの利点は数多くあります。これらの研究は、伴侶犬の加齢に関連した疾患を軽減または遅延させ、健康寿命を延ばす治療法を検証することができる。さらに、コンパニオンドックの老化はヒトの老化と類似しており、ヒトとコンパニオンドックは共通の環境を持ち、同等の医療を受け、多くの類似した老化関連疾患を経験することから、イヌの老化科学研究の結論はヒトの老化科学への高いトランスレーションの可能性を秘めている(43、45、46)。
    本研究の主な目的は、健康な中年コンパニオン犬において、6ヶ月間の低用量ラパマイシン投与が拡張期および収縮期の心機能のベースライン指標に及ぼす影響を評価し、有害事象の発生を記録することであった。我々は、ラパマイシンが6ヶ月間投与された犬において、プラセボ投与された対照犬と比較して拡張機能の心エコー指標を改善すると仮定した。また、治療した犬には医療的介入を必要とする有害事象が見られないという仮説も立てた。低用量ラパマイシンが日常的な臨床病理に与える影響の評価は副次的な目的であった。

  2. 材料と方法
    2.1. 試験デザイン
    本試験は、テキサスA&M大学(TAMU)獣医医学教育病院(VMTH)で実施された前向き無作為化プラセボ対照ダブルマスク試験である。
    2.2. 犬種
    2.2.1. 対象犬
    対象は、6歳以上10歳未満で、体重が18kg以上36kg未満である犬である。心臓病抗原検査が陰性であること、および過去6ヶ月間一貫して心臓病予防薬を投与していること、および飼い主が心臓病予防薬を継続する意思があることを証明することが必要であった。また、2017 AAHA Canine Vaccination Guidelines(47)に準拠した適切なワクチン接種状況の文書と、ワクチン接種を継続する飼い主の意思も必要であった。身体検査では、グレード II/VI またはそれ以下の収縮期雑音が認められる。
    2.2.2. 除外基準
    糖尿病、副腎皮質機能亢進症、甲状腺機能低下症、腎臓病、肝臓病、慢性消化器疾患、呼吸器疾患、神経疾患、全身性高血圧、洞性不整脈以外の心不整脈、ACVIM Stage B1 myxomatous mitral valve degeneration(48)以外の心疾患のいずれかが履歴に存在し、またはスクリーニング/ベースライン検査で確認された犬は、研究から除外された。収縮末期における正規化左心室内径が1.26以上(49)で、FS<20%および/またはEF<40%(50)の組み合わせであれば、潜伏拡張型心筋症の診断とした。また、検査や静脈穿刺に耐性のない犬、SBPが160mmHgを超える犬、心エコー検査の走査窓が悪い犬、同じ家庭の別の犬が登録されている場合は除外した。
    2.2.3. 登録のプロセス
    飼い主は、基本的な人口統計学的情報、健康歴、気質に関する情報を求めるとともに、試験デザインおよび必要なコミットメントに関する背景を説明するオンライン適格性質問票によって犬を推薦した。試験内容を理解し、4回のVMTH訪問が可能であることを示した飼い主で、犬の年齢(6~10歳)、体重(18~36kg)が適正であり、健康状態が良好で獣医の訪問や投薬に協力的であると説明された飼い主に、犬の包括的な獣医学的医療記録を提出するよう求めた。記録の形式は問わないが、最低3年分の記録が必要である。提出された記録は、除外基準の有無について評価された。
    除外項目がない犬の飼い主には、スクリーニング検査を受けるよう勧めた。登録された犬については、この検査がベースライン検査を兼ねていた。予約の際、飼い主に研究の詳細が説明され、飼い主はインフォームド・オーナー・コンセントを確認し署名する前に質問をすることが許された。すべての手順とフォームは、プロトコル番号2017-0125のもと、TAMU獣医学部およびバイオメディカル科学部のInstitutional Animal Care and Use CommitteeおよびClinical Research Review Committeeによって審査および承認されました。
    スクリーニング評価には、身体検査、全血球計算、血清化学プロファイル、尿検査、総サイロキシン値(TT4)+TT4が低い場合は遊離サイロキシンおよび甲状腺刺激ホルモン、心虫抗原検査、収縮期動脈血圧(SBP)測定、心電図(ECG)、心エコー図が含まれました。この作業の後、除外基準が確認されなかった場合、犬は研究対象であると判断された。
    2.3. 無作為化およびマスキング
    すべての登録基準を満たした犬を登録し、TAMU VMTH薬剤師が設計・実施したスケジュールで無作為化した。4つのブロックからなるブロック無作為化スケジュールを用い、ラパマイシン群またはプラセボ群のいずれかに1:1の割合で割り付けた。
    2.4. 試験薬
    ラパマイシン[Dr. Reddy's (1 mg), Princeton, NJ; ZyGenerics (0.5 mg), Pennington, NJ]は、全錠または半錠のカプセルに配合し、0.5、0.75、または 1.0 mg を含むカプセルを作成した。プラセボ(乳糖;PCCA、ヒューストン、テキサス州)カプセルは、外観が同じになるように作成された。治療群の犬には、1回あたり0.025mg/kgのラパマイシンが投与され、0.25mgカプセルの直近に四捨五入された。飼い主は、月曜日、水曜日、金曜日の朝に試験薬を投与するよう指示された。飼い主には、投与を記録するための試験薬ログが提供された。ラパマイシンおよびプラセボの投与は、6ヶ月間継続された。オーナーは、各訪問時に錠剤バイアルをTAMU VMTH薬局に返却し、残ったカプセルはカウントされた。
    2.5. 臨床評価
    スクリーニング/ベースライン検査に続き、治療期間中の3カ月および6カ月に検査を実施した。最終検査は、ラパマイシン治療による変化が治療期間を超えて持続するかどうかを調べるため、12ヶ月後(試験薬投与中止の6ヶ月後)に実施された。3ヵ月後の検査では、病歴、身体検査、全血球計算、血清化学プロファイル、尿検査、SBP測定が行われ、心臓病学的検査は行われなかった。6ヶ月と12ヶ月の検査は同じで、病歴、身体検査、完全血球計算、血清化学プロファイル、尿検査、SBP測定、心電図、心エコー図が含まれていた。
    2.6. 収縮期動脈血圧
    すべてのSBP測定は、身体検査および他の診断の前に、訓練を受けた臨床医または技術者によって行われた。犬は測定前に静かな環境で10~15分ほど順応させた。SBPの測定は、ドップラー装置を用いて前腕骨で行い、四肢周径の約40%の直径のカフを使用した。体位、カフのサイズ、カフの位置が記録された。最初の測定値は破棄され、連続した3つの値が記録され、平均化された。連続した測定値が20%以上変動した場合、カフの位置を変え、20%以下の変動が観察されるまで測定を繰り返した。
    2.7. 心電図
    標準的な6誘導心電図を右側横臥位で実施した。3分間のECGトレースが記録された。すべての犬は意識があり、記録時には鎮静されていなかった。3人の獣医心臓専門医(SW、SG、AS)のうちの1人が、不整脈の有無についてECGトレースを評価した。薬剤による QT 延長は多様な薬剤に関連する潜在的な有害事象であるため (51)、3 つの補正 QT 間隔 (QTc) も算出し、平均した (52).
    2.8. 心エコー図検査
    2次元、Mモード、ドップラーイメージングを含む標準的な心エコー検査は、Vivid E95 Vet 2.0 (GE Healthcare, Chicago, IL, United States) を用いて、認定循環器専門医が犬を非鎮静、右側および左側側臥位で穏やかに拘束して行った。各測定は三重に行い、その平均値を記録した。以下の測定値を得た:左心房/大動脈基部比(LA. LA:Ao)(53)、右傍胸骨長軸像から心室収縮末期に得られた左心房長軸径(54)、乳頭筋レベルの短軸Mモード画像から得られた拡張末期および収縮末期の左心室内寸は、LVIDdNおよびLVIDsN(49)として体重に正規化、拡張末期の左心室自由壁厚(LVPWdN)(49)正規化、 左室FS、Simpsonのディスク法を用いた左心尖4室ビューによる左室EF、ピークE波速度、僧帽弁流入E/A波比、等容弛緩時間(IVRT)、大動脈および肺のピーク速度(AV Vmax、PV Vmax)および大動脈速度時間積分(AV VTI)、さらにすべての弁のカラードプラ検査とあらゆる弁膜不全の存在と重症度を記録。各犬はベースライン、6ヶ月、12ヶ月の時点で拡張期機能クラスに分類され、正常パターン(クラス1)、緩和遅延パターン(クラス2)、偽正常パターン(クラス3)、拘束性パターン(クラス4)と定義された(55)。
    2.9. 臨床病理学的評価
    各訪問時に全犬から末梢血、尿、糞便のサンプルを採取した。尿は膀胱穿刺またはフリーキャッチが成功しない場合はカテーテルで採取した。TAMU VMTH臨床病理学研究所は、全血球計算(Advia 120, Siemens Healthineers, Malvern, PA)、血清化学プロファイル(Vitros 4,600, Ortho Clinical Diagnostics, Raritan, New Jersey)、尿検査(Multistix 10SG urine strips, read on a Clinitek strip reader, both by Siemens Healthineers, Malvern, PA) を行った。ベースライン検査のみで、TT4がTAMU Gastrointestinal Laboratoryによって測定され、その値が基準間隔(<1.7μg/dL)を下回った場合、フリーサイロキシンおよび甲状腺刺激ホルモン測定が行われた(Immulite 2000 Xpi、Siemens Healthineers, Malvern, PA). TAMU Clinical Immunology Serviceは、メーカーの指示に従い、心虫抗原検査(DiroCHEK Canine Heartworm Antigen Test Kit, Zoetis, Parsippany-Troy Hills, NJ)を実施した。登録された犬はすべてテキサス州に居住していたため、シャーガス病の原因物質(Trypanosoma cruzi)への曝露を免疫蛍光抗体検査でスクリーニングするために、サンプルをテキサスA&M獣医医療診断研究所に提出した。この検査では、血清サンプルをリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で1:20に希釈し、固定したTrypanosoma cruziエピマスティゴートを含む基板スライド(Trinity Biotech, Jamestown, NY)上でインキュベートした。その後、スライドをPBSで洗浄し、FITCを結合させた抗犬IgG二次抗体(SeraCare/KPL, Milford, MA)をすべてのサンプルウェルに添加した。二次抗体とのインキュベーション後、スライドを洗浄し、蛍光顕微鏡で観察した。固定されたエピマスティゴートの明るい蛍光を示すサンプルウェルは、1:20希釈でT. cruzi抗体が陽性であるとみなされた。1:20希釈で陽性と判定されたサンプルは、2倍に連続希釈して再度検査し、陽性反応を示した最高希釈度の逆数を抗体価として報告しました。血液と糞便のサンプルは、各検査で各犬からバンクされました。バンクされたベースラインおよび6ヶ月のサンプルは、ミシガン州立大学獣医診断研究所で分析され、空腹時インスリン(インスリンRIA、ミリポアシグマ、バーリントン、MA)およびグルコース(AU680、ベックマンコールター、ブレア、カリフォルニア)濃度を測定し、結果は、現在のインスリン抵抗性のレベル、およびベータ細胞機能(56、57)を推定するインスリン抵抗性に関する恒常性モデル評価(HOMA-IR)で用いられた。試験終了後、バンクしたベースラインおよび6ヶ月のサンプルをTAMU Gastrointestinal Laboratoryで分析し、3部位サンドイッチ直接化学発光免疫測定法(TnI-Ultra platform Advia Centaur CP, Siemens Healthineers, Malvern, PA)で心臓トロポニン(cTnI)濃度を決定しました(58)。
    2.10. 自宅での観察
    各飼い主は、試験期間中、2週間ごとに自動化されたオンライン質問票を送られた。このアンケートには、過去2週間の特定の有害事象に関する強制選択項目、犬の認知機能障害の側面に関する強制選択項目、および行動の一般的なネガティブまたはポジティブな変化に関する自由記述項目が含まれていた。
    2.11. 統計解析
    犬のベースライン特性は、割り付けられた治療グループ(ラパマイシン対プラセボ)ごとに要約された。主要なintent-to-treat解析方法は、各フォローアップ時点(6ヶ月および12ヶ月)における治療群間の心エコー結果測定値の絶対差の計算であった。各アウトカム指標について差がないという帰無仮説は、2標本t検定を用いて検定した。サンプルサイズが小さいため、治療群間の一変量比較のみを実施した。両側1型仮説検定の閾値は、各パラメータに対する治療効果の評価において0.05に設定された。心エコー図パラメータについては、多重比較を考慮し、Holm-Bonferroniステップダウン法を用いてp値を調整した(59)。
    HOMA-IRスコアは、2標本t検定を用いて、ベースライン時および6ヶ月後に治療群間で比較した。
    飼い主のアンケートへの回答は、有害事象の報告について検査された。飼い主は、行動のポジティブな変化に関する質問に平均23±3.1回回答した(平均±1SD)。肯定的な行動の変化に関する質問に対して、「はい」「いいえ」の回答をそれぞれ1/0に変換し、全回答の平均値を取ることで、各飼い主の平均肯定度スコアを算出した。そして、2標本両側t検定を用いて、ラパマイシン投与群と対照群の平均陽性度スコアを比較した。観察された変化に関する自由記述の説明は、共通のテーマについて非公式に検査された。

  3. 結果
    79頭の犬の飼い主は、本研究について研究者に電子メールで問い合わせを行い、最初のオンライン資格調査への招待を含む電子メールの返信を受けた。23頭の飼い主は、電子メールに返信しなかったか、最初のオンライン適格性アンケートに回答しなかった。56人の飼い主が、最初のオンライン適格性アンケートに回答して犬を推薦した。このうち、39頭の犬が既報のように除外され(60)、17頭の犬が登録され、ラパマイシン群とプラセボ群にランダムに割り当てられた。登録と無作為化のプロセスを表す流れ図を図1に示す。ベースライン時の主要な特徴に群間差はなかった(表1)。
    図1
    図1. 登録と無作為化プロセスのフロー図。
    表1
    表1. 試験母集団における2つの治療群の犬のベースライン特性。
    3.1. 臨床的評価
    試験期間の12ヶ月間、各犬の体重は4回の診察で平均2.0kgの変動があった。治療群と純増・純減の間に関連はなかった。12ヵ月間の試験期間中、各犬のSBPは4回の診察で平均31mmHg変化した。ほとんどの犬(12/17)は、その後の診察でSBPが全体的に低下し、試験期間中に持続性高血圧(SBP≧180mmHg)になった犬はいなかった。プラセボを投与した1頭は、3ヶ月後の診察でSBPが190mmHgであったが、6ヶ月後の診察では無治療で150mmHgまで低下した。
    12ヶ月の試験期間中、ラパマイシン投与群の犬の飼い主が病歴に記載した異常は、アジリティ競技会での激しい運動意欲の低下(1頭)、無傷の雌犬1頭の明らかな偽妊娠、急性湿性膿皮症(1頭)、皮膚肥満細胞腫の診断(1頭は主治医が切除した)でした。プラセボ群の飼い主が12ヵ月間の試験期間中に病歴として報告した異常は、1頭で長年の胆汁性嘔吐症候群の改善、1頭で局所療法で消失した片側結膜炎、1頭で断続的な肛門嚢炎、2頭で視力低下でした。
    また、12ヶ月間の調査期間中に身体検査で新たに発見された異常としては、8頭(n=4ラパマイシン)に脂肪腫に相当する皮下腫瘤の発生が認められた; 合計3頭(ラパマイシン群:2頭)において、身体検査(腰部(n=2)または腰仙部(n=1))における疼痛および可動域の減少を伴う歩行観察における硬さの増加、およびラパマイシン群の1頭において鼻甲介に限局性の痒みを伴う痂皮性病変が3ヶ月間持続したが、その後は無治療で治癒した。
    ラパマイシン群の1頭の飼い主が、ベースラインの診察から3ヶ月後の再検査までの2週間、試験薬を誤って投与した(週3回ではなく、毎日)。この投与ミスによる明らかな有害事象はなかった。その他の投与ミスは、所有者の投薬記録や返却された錠剤バイアルの検査を通じて検出されなかった。
    3.2. 心電図
    12 ヶ月間の試験期間中に、新たに不整脈と診断された犬はいなかった。ベースラインから6ヶ月および12ヶ月の時点までのQTcの変化を分析したところ、ラパマイシン投与に関連して1%以上の減少が見られた(表2)。しかし、この結果はいずれの時点でも統計的に有意ではなかった(それぞれp = 0.304、p = 0.800)。
    表2
    表2. ラパマイシン群およびプラセボ群のベースライン、試験開始6カ月、12カ月における心エコー図値の平均値(標準偏差)。
    3.3. 心エコー図検査
    表2は、6ヶ月の追跡調査時に記録された、心エコー検査で定義された各アウトカムの結果を示したものである。いくつかの結果は、ラパマイシンによる治療が特定のパラメータの1%以上の増加(EF)または減少(FS、IVRT、AV VTI)と関連しているように見えたが、比較された多数の結果を考慮すると、これらの結果はいずれも統計的に有意ではなかった。
    また、表2は、12ヶ月後の心エコーで定義された各アウトカムの結果も示している。ここでも、ラパマイシン投与により、あるパラメータが1%以上増加(EF)または減少(IVRT)することが2つの結果で示されたが、いずれも多重比較を考慮しても統計的に有意ではなかった。収集したすべての心エコーパラメータについて、各治療群の平均値を表2に示す。また、各治療法および各時点における各拡張期機能クラスの犬数をTable 3に示す。
    表3
    表3. ラパマイシン群およびプラセボ群のベースライン、6ヶ月、試験開始12ヶ月の拡張期機能クラス。
    3.4. 臨床病理学的評価
    登録された犬には臨床的に重要な検査値異常はなかった。登録されたすべての犬はTrypanosoma cruziに対して血清陰性であった。9頭の犬(n = 5ラパマイシン)が1回以上の診察で血清脂肪血症を検出し、ベースライン時に脂肪血症を有する4頭の犬(n = 1ラパマイシン)を含む合計17例であった。9頭(n=5ラパマイシン)の犬で、1回以上の診察時に基準値以下の血小板数が検出され、合計で15例あった。血小板数<100,000/μLが記録されたのは3例(n = 2 rapamycin)だけで、いずれの例でも血液塗抹標本で4+の凝集が認められた。
    平均HOMA-IRスコアは、ベースライン時(それぞれ2.35±2.1および2.14±1.4、p = 0.82)、6ヵ月時(2.61±3.1および1.99±1.3、p = 0.59)とも対照群とラパマイシン治療群との間に有意差なしでした。さらに、6ヶ月間のHOMA-IRの平均変化量は、ラパマイシン群とコントロール群で有意差はなかった(+0.26 ± 2.4 と -0.15 ± 1.5;p = 0.67)。
    ベースラインと6ヶ月の時点での各犬の超高感度心筋トロポニンI値を補足表1に示す。プラセボ犬8頭中7頭は、ベースラインと6ヶ月の時点で老化した犬の正常な基準範囲内(0.0~0.12ng/mL)であり、ラパマイシン治療犬9頭中7頭も同様だった。ラパマイシン群の1頭はトロポニンの検体が不足していた。プラセボとラパマイシンの1頭は、ベースラインでトロポニン値が軽度上昇したが、6ヵ月後には変化していなかった。最後に、もともと老化した犬の正常範囲のトロポニン値(0.088ng/mL)であった1頭のラパマイシン犬は、6ヶ月後にトロポニン値が軽度上昇(0.164)したが、観察できる心臓の変化や外見上の病的状態は観察されなかった。この変化は、本測定法で確立された基準変化間隔の範囲外であった(61)。
    3.5. 自宅での観察
    隔週で442名の家庭訪問調査を依頼し、392名の回答を得て、全体の回答率は88.7%(ラパマイシン群94.0%、プラセボ群82.6%)であった。登録された犬には、臨床的に重要な飼い主からの有害事象はなかった。ラパマイシン群では、試験期間中、1頭(11.1%)が自己制限性下痢を1回、5頭(55.5%)が自己制限性嘔吐を8回、2頭(22.2%)が食欲不振を3回経験した。ラパマイシン群の1頭(11.1%)は、治療期間のほとんどで軽度の便秘が見られ、治療期間終了後は便通が正常に戻りました。この犬は、治療期間中、脱毛が減少し、アンダーコートが厚く、トップコートがくすんでいるという特徴を持つ毛髪の変化がみられた。治療期間後1ヶ月以内に脱毛が増加する時期があり、毛髪は再び艶やかになった。プラセボ群では、自己制限性下痢が3頭(37.5%)に4回、自己制限性嘔吐が2頭(25%)に11回(うち1頭は試験前より断続的に胆汁性嘔吐があることが判明)、試験期間中食欲不振は1頭もありませんでした。また、「過去1週間以内に、愛犬の行動や健康状態に何か良い変化がありましたか(説明してください)」という質問に対して、ラパマイシン投与群の飼い主が「はい」と回答した割合は26. 一方、プラセボ群では8.1%(172件中14件、8頭中5頭(62.5%))の飼い主が「はい」と回答しています(220件中59件、9頭中6頭(66%))。このラパマイシン治療群における肯定的な飼い主の報告による結果の頻度は、プラセボ群よりも有意に高かった(p = 0.04)。観察された変化の性質を説明するよう求められたとき、ラパマイシン群の2匹の犬(n = 0プラセボ)の飼い主は、治療期間を通じて活動レベルの上昇と遊び心があり、治療後まで持続しなかったと述べた。

  4. 考察
    本研究の主な目的は、健康な中年コンパニオン犬において、低用量ラパマイシンによる6ヶ月間の治療が拡張期および収縮期心機能のベースライン指標に与える影響を評価し、有害事象の発生を記録することであった。本試験では、6ヵ月後および12ヵ月後の再検査において、ラパマイシン群とプラセボ群の心エコーパラメータに臨床的または統計的に有意な差は認められませんでした。さらに、本試験のラパマイシン投与犬において、統計学的または臨床的に有意な有害事象は観察されなかった。なお、ラパマイシン投与犬1頭において、6ヶ月後の時点で心筋トロポニンI値が軽度上昇(0.164ng/mL)したが、その意義は不明であった。この犬には、外見上の心臓の変化はなく、また、明らかな臨床的な病的状態も見られなかった。さらに、心筋トロポニンIの上昇は、非心臓疾患に関連して見られることもある(62)。
    この心エコー検査の結果は、我々のグループによる以前の研究結果とは異なり、ランダム化比較試験において、プラセボ群と比較して、期間は短いが高用量のラパマイシンを投与した犬において、FSおよびE/A比が有意に高いことが示された(44)。先の試験では、あるラパマイシン投与群では0.05mg/kgを週3回、別のラパマイシン投与群では0.1mg/kgを週3回投与(いずれもその試験ではプラセボ群との比較)したのに対し、この試験のラパマイシン投与群の犬では0.025mg/kgを週3回投与しました。マウスを用いたこれまでの研究で、投与量がラパマイシンの効果に大きく影響することが強調されています(20)。今回の試験では、治療期間が前試験の10週間から6カ月に大幅に延長されたため、潜在的な有害事象への警戒から、低用量の0.025 mg/kgを週3回投与することにした。本試験では、より長い試験期間においても、臨床的に重要な有害事象は認められませんでした。また、前試験の犬の平均年齢は9.7歳であったが、本試験の平均年齢は、投与群7.8歳、プラセボ群8.5歳である。本試験で治療群間の心エコーパラメータに差が認められなかったことは、本試験の投与量が少なすぎたことを示すか、あるいは先行試験で加齢に伴う心機能障害の可能性が高い高齢の犬コホートが登録されたことと関連する可能性がある。さらに、登録された犬の数が少なかったため、本試験の統計的検出力が低下した。また、登録された犬種が多様であったことも一因であったかもしれない。
    本研究で心エコーパラメータに有意差がなかったことを解釈する際には、心臓の構造と機能の群間差を検出するためのさまざまな心エコー測定の感度も考慮する必要がある。例えば、加齢に伴う心臓の衰えの多くは拡張機能の低下に関連するが、収縮機能の同時低下は従来から期待されていない(3、5)。このことは、高齢のヒト集団においてEFのような心エコー測定値が維持されていることからも明らかである(4、63)。しかし、左心室のひずみ、ひずみ率、ねじれ、ねじれなど、より微妙な収縮機能の評価は、ヒトにおいて統計的に有意な加齢による低下を示している(4、63、64)。このレンズを通して、本研究でEFとFSに治療群間の有意な差がなかったことは予想されることである。収縮期機能をより高感度に評価し、E/A比やIVRT以外の拡張期機能のマーカーを追加して、さらに研究を進めることが必要であろう。
    ラパマイシン群5頭(プラセボ群4頭)において、試験中に少なくとも1回、軽度かつ一過性の血小板減少が認められたと報告されている。ラパマイシン群5頭(プラセボ群4頭)において、試験期間中に少なくとも1回、目に見える脂肪血症が認められたと報告された。血清コレステロール濃度の上昇は、これらの犬における脂肪血症と関連せず、血清トリグリセリドは、本試験におけるルーチン化学プロファイルの一部として測定されなかった。血小板減少症(65)および高脂血症(40、66)は、ラパマイシンおよび他のmTOR阻害剤で治療したヒトにおける既知の有害事象であるため、犬におけるラパマイシンの今後の試験において、これらのパラメーターを引き続きモニタリングすることが示唆される。
    mTORC1とmTORC2という2つの別々のmTOR複合体は、細胞の成長と増殖を担う栄養感知経路に不可欠であり、これらの阻害はグルコース調節を含む代謝の変化につながる可能性がある(67)。ラパマイシンはmTORC1の特異的阻害剤であるが、ラパマイシンの慢性投与はmTORC2の間接的阻害につながり、インスリン抵抗性や糖負荷試験に対する反応障害を引き起こすと提唱されている(68)。しかし、驚くべきことに、生涯を通じてラパマイシンで治療された長寿マウスは、空腹時グルコース値やHbA1cの上昇など、グルコースホメオスタシス障害の証拠を示さないことから、バランス的に、ラパマイシンに伴う代謝変化は中立または有益であるという仮説が導かれた(69、70)。ラパマイシンの投与が犬のグルコース調節に及ぼす影響を正確に予測することは困難であり、年齢、治療期間、遺伝などの要因の組み合わせに依存すると考えられるためである。このため、本研究では、犬の耐糖能の変化を調べることが重要であり、HOMA-IRスコアへの明白な影響は検出されなかった。今後、犬を対象としたラパマイシンの研究において、グルコース調節に引き続き注意を払うことが保証される。
    収集されたデータの中で最も顕著な違いの1つは、ラパマイシン投与犬の2週間ごとの自宅調査において、「あなたの犬は、過去1週間以内に行動やその他の健康状態を連想させる好ましい変化を経験しましたか(説明してください)」という質問に対する「はい」の回答が、プラセボ投与犬の2週間ごとの自宅調査におけるこの質問に対する「はい」の回答より大幅に多いということでした。ラパマイシン投与群では、飼い主がポジティブな変化を報告する頻度が高かったにもかかわらず、飼い主が「ポジティブな変化」を報告した犬の数は、グループ間で同程度であったことは注目に値する(ラパマイシン投与群では9頭中6頭、プラセボ投与群では8頭中5頭)。また、「はい」と答えた飼い主には、観察されたポジティブな変化を記述するための自由記述欄が与えられた。自由記述には主観が含まれるため、これらのポジティブな変化を具体的に説明することは困難である。しかし、この回答がなされた頻度に群間で統計的に有意な差があったことから、今後の研究では、飼い主がラパマイシン治療との関連性を認識している行動や健康における具体的なポジティブな変化を調査することが興味深いと思われる。興味深いことに、我々が以前に実施したラパマイシンのマスク付きプラセボ対照無作為化臨床試験において、飼い主が報告した愛情や活動性の向上など、飼い主が犬に対して同様の主観的利益を報告していた(44)。
    この臨床試験の重要な課題の1つは、健康状態やその他の除外基準を示すことなく、サイズと年齢の基準を同時に満たす犬をリクルートするプロセスであった。このことは、除外された犬の割合の高さに反映されており、飼い主が最初のオンライン適格性アンケートを受け取った犬は17/79頭、飼い主が医療記録を提出した犬は17/56頭しか無作為化に進めなかった。研究対象は「正常な」高齢犬であるため、正常な老化とは何かを定義することが重要である。犬の正常な老化と異常な老化の特徴を明確に定義する試みが数多くなされている(71、72)。このような区別は、「正常」な高齢犬を集め、加齢に伴う身体的・病態的変化を緩和する新しい介入療法の能力を評価しようとする本研究や他の研究にとって、ますます重要になる。本研究の対象とした犬種と年齢層は、非典型的な健康な犬種であり、本研究の結果は一般的な犬種には当てはまらない可能性がある。
    本研究のもう一つの限界は、左心房の容積が一貫して得られなかったことである。ヒトでは、獣医学で一般的に使用される一次元のLA:Ao比ではなく、複数の平面で肥大を評価できることから、左心房サイズの体積測定が標準とされている(1、2、73)。本研究の犬では左房容積が解析されていないため、左房サイズの微妙な変化が見逃された可能性がある。さらに、心エコーによる歪み測定も、本研究では一貫して行われなかった。もし歪みデータの解析が可能であったなら、収縮機能のより微妙な変化が確認できたかもしれない。高齢犬において予想される心臓の構造と機能の加齢に伴う変化のスペクトルをより明確にし、それらの経時的変化を検出・監視するための理想的な心エコー図を作成するためには、さらなる研究が必要である。
    当初の試験計画では、検出力の計算に基づき、50頭(プラセボ25頭、ラパマイシン25頭)の犬を登録する予定でした。しかし、いくつかの要因により、主要評価項目の有意な変化を検出するための検出力が制限され、早期に登録が中止されました。これらの要因には、臨床施設の近くで適格な犬を特定することが困難であったことや、以下に述べる大規模な多施設共同臨床試験の開始が含まれています。
    老化した犬におけるラパマイシンの効果をさらに評価するため、当社グループは、ラパマイシン治療群に、より高い累積用量(0.15mg/kg)を週1回投与する大規模なマスク、プラセボ対照、無作為化臨床試験(老化した犬におけるラパマイシンのテスト)を実施しています。ラパマイシンの間欠投与は、マウスにおいて寿命延長の有益な効果をもたらし(74)、人において有害事象の発生を減少させるという証拠がある(40)。
    結論として、本研究では、ラパマイシンが与えられた用量と期間において、心エコーで測定した12ヶ月間の心機能に臨床的または統計的に有意な改善をもたらすという証拠は示されなかった。同時に、病歴、身体検査、臨床病理学的パラメータにおいて、ラパマイシンに関連する臨床的に重要な有害事象は検出されなかった。一部の飼い主は、ラパマイシン治療に伴う主観的な「ポジティブな変化」を報告しています。ラパマイシンが本当に心機能に有益であるならば、サンプル数が比較的少なかったり、前回の試験と比較して投与量が少なかったりすることが、統計的に有意な結果が得られなかった原因である可能性があります。より大規模な研究集団でより高用量のレジメンを評価することで、犬の心臓の健康に対するラパマイシンの有益な効果をより効果的に特定することができるかもしれません。
    データの利用可能性に関する記述
    本論文の結論を裏付ける生データは、著者らにより、過度の予約なしに入手可能である。
    倫理に関する記述
    この動物実験は、テキサスA&M大学獣医学部・生物医学科の施設内動物飼育・使用委員会(IACUC)および臨床研究審査委員会のプロトコル番号2017-0125により審査・承認された。この研究への動物の参加について、飼い主から書面によるインフォームドコンセントを得た。
    著者による貢献
    BB、KC、SWが原稿の初稿を執筆した。KC、DP、MK、SW、SG、AS、LC、およびJEは、実験デザインを開発し、データ収集に関与した。SSは研究データの解析を行った。すべての著者は、原稿の形式と内容の両方の編集に参加する機会を持ち、最終版を承認した。
    資金提供
    本研究は、William H. Donner Foundationから資金提供を受けた。一部の著者には、Dog Aging Project(NIA U19 AG057377、BB、DP、MK、JE、LC、KC)から追加支援を受けた。
    謝辞
    Amy Savarino、Agostino Buono、Texas A&M Gastrointestinal Laboratory、Evan MacLean、そしてこの研究を可能かつ有意義なものにした飼い主と犬たちに感謝したい。
    利益相反
    著者らは、本研究が、潜在的な利益相反と解釈され得る商業的または金銭的関係がない状態で実施されたことを宣言する。
    出版社からのコメント
    本論文で表明されたすべての主張は、あくまでも著者のものであり、必ずしも所属団体や出版社、編集者、査読者のものを代表するものではありません。本論文で評価される可能性のある製品、またはその製造元が主張する可能性のある主張は、出版社によって保証または支持されるものではありません。
    補足資料
    本論文の補足資料は、オンラインでご覧いただけます: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fvets.2023.1168711/full#supplementary-material
    参考文献

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    キーワード:拡張機能、加齢、加齢性低下、心エコー、ジェロサイエンス
    引用元 Barnett BG, Wesselowski SR, Gordon SG, Saunders AB, Promislow DEL, Schwartz SM, Chou L, Evans JB, Kaeberlein M and Creevy KE (2023) A masked, placebo-controlled, randomized clinical trial evaluating safety and the effect on cardiac function of low-dose rapamycin in 17 healthy client-owned dog. Front. Vet. Sci. 10:1168711. doi: 10.3389/fvets.2023.1168711.
    Received: 18 February 2023; Accepted: 03 May 2023;
    発行:2023年5月18日
    編集者
    カルロ・グリエルミニ(パドヴァ大学病院・イタリア)Carlo Guglielmini
    査読者:ドメニコ・カイヴァーノ(パドヴァ大学
    ドメニコ・カイヴァーノ、ペルージャ大学、イタリア
    アウグスト・シュナイダー(ブラジル・ペロタス連邦大学
    大須賀達之、北海道大学、日本
    Copyright © 2023 Barnett, Wesselowski, Gordon, Saunders, Promislow, Schwartz, Chou, Evans, Kaeberlein and Creevy. これは、クリエイティブ・コモンズ表示ライセンス(CC BY)の条件の下で配布されるオープンアクセス記事です。原著者および著作権者のクレジットを記載し、本誌の原著を引用することを条件に、一般的な学術慣行に従って、他のフォーラムでの使用、配布、複製が許可されます。本規約を遵守しない使用、配布、複製は許可されません。
    *Correspondence: Brian G. Barnett, bgray90@uga.edu
    †Present address: Brian G. Barnett, Department of Small Animal Medicine and Surgery, College of Veterinary Medicine, University of Georgia, Athens, GA, United StatesLucy Chou, Metropolitan Veterinary Associates, Norristown, PA, United States
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