Metabolity – proleki

DIAGNOSTYKA NA ŚWIECIE
Metabolity – proleki:
Implikacje dla terapeutycznego
monitorowania leków
Proleki są analogami aktywnych form leków, opracowanymi
specjalnie w celu poprawienia przyswajalności i/lub tolerancji
właściwej, aktywnej postaci leku.
osfenytoina1 i mykofenolan mofetylu
(MMF)2 to dwa przyk³ady proleków,
w przypadku których leczenie jest prowadzone na podstawie monitorowania stê¿enia aktywnej formy leku, czyli odpowiednio leku przeciwpadaczkowego – fenytoiny oraz leku immunosupresyjnego – kwasu mykofenolowego (MPA). Warunkiem udanego zastosowania metodologii terapeutycznego monitorowania leków w przypadku proleków jest pewna
i sprawdzona metodyka analityczna, która
w ogólnoœci powinna byæ swoista w stosunku
do aktywnej formy leku oraz dawaæ wyniki odpowiednio szybko, dziêki czemu klinicysta
mo¿e w razie koniecznoœci odpowiednio
zmieniæ dawkê podawanego preparatu. Chocia¿ metodologie wykorzystuj¹ce HPLC s¹ najbardziej swoistymi procedurami umo¿liwiaj¹cymi oznaczanie stê¿enia leków, testy immunochemiczne s¹ z kolei szybsze; mog¹ one
jednak ulegaæ zak³óceniom spowodowanym
zachodzeniem reakcji krzy¿owych z udzia³em
zwi¹zków chemicznych o podobnej strukturze
(np. proleków i metabolitów leków). Problem
ten czêsto nasila siê w przypadku pacjentów
z dysfunkcj¹ w¹troby lub niewydolnoœci¹ nerek
z racji znacznie nasilonej akumulacji metabolitów leku w organizmie.
Wykorzystywanie proleków ma nastêpuj¹ce implikacje dla terapeutycznego monitorowania leków:
• same proleki mog¹ ulegaæ reakcjom krzy¿owym w testach immunochemicznych,
a tym samym – mog¹ komplikowaæ uzyskiwane dane farmakokinetyczne oraz ich
interpretacjê kliniczn¹,
• proleki mog¹ byæ metabolizowane niezale¿nie od aktywnej formy leku, a powstaj¹ce metabolity mog¹ podlegaæ reakcjom
krzy¿owym w testach immunochemicznych
ukierunkowanych na aktywn¹ postaæ leku,
• z punktu widzenia farmakodynamiki, konieczna jest znajomoœæ udzia³u w ogólnej
aktywnoœci farmakologicznej przez prolek,
aktywn¹ formê leku oraz metabolity leku.
F
6
W niniejszym numerze czasopisma Clinical Chemistry, Annesley i wsp.3 donosz¹
o izolacji i scharakteryzowaniu nowego,
oksymetyloglukuronidowego metabolitu fosfenytoiny, bêd¹cej prolekiem fenytoiny. Obecnoœæ tego metabolitu stwierdzono w osoczu
pacjentów z mocznic¹, którym podawano
fosfenytoinê. Fenytoina jest podstawowym lekiem przeciwpadaczkowym, stosowanym
w profilaktyce uogólnionych napadów kloniczno-tonicznych oraz napadów czêœciowych. Z powodu niskiego wskaŸnika terapeutycznego tego leku, wykazuj¹cego nieliniow¹ kinetykê eliminacji oraz efektów niepo¿¹danych zale¿nych od stê¿enia leku, w tym
przypadku zaleca siê monitorowanie stê¿enia
fenytoiny w osoczu krwi, stanowi¹cego wskazówkê umo¿liwiaj¹c¹ podawanie pacjentom
indywidualnie dobranych dawek. Innym
aspektem, jaki nale¿y wzi¹æ pod uwagê podczas terapeutycznego monitorowania fenytoiny jest fakt, i¿ substancja ta wystêpuje w organizmie g³ównie w postaci zwi¹zanej z bia³kami (> 90 proc.). Stany hipoalbuminemii,
zmienione wi¹zanie siê leków z bia³kami (np.
mocznica) lub obecnoϾ innych substancji
egzogennych mog¹cych wypieraæ fenytoinê
z jej miejsc wi¹¿¹cych w cz¹steczkach bia³ek
mog¹ powodowaæ wzrost udzia³u frakcji wolnej fenytoiny. Poniewa¿ aktywnoœæ farmakologiczn¹ wykazuje wy³¹cznie niezwi¹zana postaæ leku, w przypadku wystêpowania u pacjenta któregokolwiek spoœród wymienionych
powy¿ej stanów, u¿yteczn¹ metod¹ jest pomiar stê¿enia wolnej postaci leku.
Fosfenytoina jest estrem fosforanowym
i prolekiem fenytoiny, charakteryzuj¹cym siê
lepsz¹ od fenytoiny rozpuszczalnoœci¹ oraz
lepsz¹ tolerancj¹ w przypadku podania leku
drog¹ domiêœniow¹ lub do¿yln¹. W warunkach in vivo substancja ta szybko ulega hydrolizie do fenytoiny, z okresem pó³trwania równym 5–15 minut. Prolek ten nie jest substancj¹ aktywn¹ farmakologicznie, wykazano jednak, i¿ ulega on reakcjom krzy¿owym w ró¿Cała prawda w jednej kropli
nych testach immunochemicznych przeznaczonych do oznaczania fenytoiny. Zaleca siê
zatem, aby nie monitorowaæ stê¿enia fenytoiny przy u¿yciu potencjalnie nieswoistych metod immunochemicznych przez co najmniej
dwie godziny od momentu podania fosfenytoiny drog¹ do¿yln¹ lub przez co najmniej cztery godziny w przypadku domiêœniowego podania fosfenytoiny4. Fenytoina jest eliminowana z organizmu g³ównie na drodze biotransformacji do kilku nieaktywnych, hydroksylowanych metabolitów. Niektóre spoœród tych metabolitów, w szczególnoœci 5-(p-hydroksyfenylo)-5-fenylohydantoina (HPPH) s¹ dalej
metabolizowane na drodze reakcji sprzêgania
z kwasem glukuronowym. U pacjentów z niewydolnoœci¹ nerek dochodzi do akumulacji
metabolitów, a zw³aszcza produktu reakcji
sprzêgania – glukuronidu HPPH (HPPH-G).
Niektóre spoœród starszych testów immunochemicznych umo¿liwiaj¹cych wykrywanie fenytoiny dawa³y b³êdne, zbyt wysokie wyniki
oznaczenia stê¿enia jawnej fenytoiny u pacjentów z niewydolnoœci¹ nerek, co by³o spowodowane zachodzeniem reakcji krzy¿owej
z HPPH-G. Owo przesuniêcie wartoœci
otrzymywanych wyników by³o jeszcze wyraŸniej widoczne w przypadku oznaczeñ stê¿enia wolnej fenytoiny, poniewa¿ HPPH-G wi¹¿e siê z bia³kami osocza krwi silniej ni¿ fenytoina. Wiêkszoœæ nowszych testów umo¿liwiaj¹cych oznaczanie fenytoiny nie wykazuje
jednak znacz¹cej reaktywnoœci krzy¿owej
z HPPH-G5, 6.
Dysponuj¹c przedstawion¹ powy¿ej wiedz¹, Roberts i wsp.6 zbadali dok³adnoœæ ró¿nych testów immunochemicznych, przeznaczonych do monitorowania stê¿eñ fenytoiny
u pacjentów z niewydolnoœci¹ nerek, leczonych fosfenytoin¹. Poza jednym wyj¹tkiem,
wszystkie zbadane testy immunochemiczne
da³y zafa³szowane, zbyt wysokie wyniki oznaczeñ stê¿enia fenytoiny, przekraczaj¹ce nawet dwudziestokrotnie wyniki uzyskiwane metod¹ HPLC. Czu³a metoda HPLC wykorzystana w tych badaniach nie wykaza³a obecnoœci
fosfenytoiny w ¿adnej z badanych próbek, co
pozwoli³o na wyeliminowanie proleku z grupy
potencjalnych przyczyn obserwowanych niezgodnoœci. Autorzy przedstawili uzasadnienie,
zgodnie z którym powodem przesuniêcia warBiuletyn Informacyjny PZ CORMAY
DIAGNOSTYKA NA ŚWIECIE
stock
toœci wyników musi byæ nieznany dotychczas
metabolit lub addukt fenytoiny, mog¹cy gromadziæ siê w organizmie w przypadku niewydolnoœci nerek. Kulminacjê przeprowadzonych
póŸniej badañ stanowi aktualne doniesienie3,
przedstawiaj¹ce przekonuj¹cy dowód pozwalaj¹cy okreœliæ strukturê tego nowego, immunoreaktywnego metabolitu, wywodz¹cego siê
od fosfenytoiny. Zgodnie ze stanem naszej
wiedzy, jest to pierwsza reakcja bezpoœredniej
glukuronidacji centrum aktywnego proleku.
Bez odpowiedzi pozostaje wci¹¿ pytanie,
czy metabolit ten posiada aktywnoœæ farmakologiczn¹. Robert i wsp.6 donosili, ¿e w przypadku czterech spoœród siedmiu badanych pacjentów zmniejszono dawki podawanej fosfenytoiny w odpowiedzi na fa³szywe, zbyt wysokie wyniki oznaczeñ stê¿enia wolnej fenytoiny
we krwi. Poniewa¿ aktywnoœæ farmakologiczna
oksymetyloglukuronidowego metabolitu pozostaje nieznana, obecnie trudno jest stwierdziæ,
czy tego rodzaju zmiana dawki podawanego
pacjentom leku jest rzeczywiœcie uzasadniona.
Aby mo¿na by³o udzieliæ jednoznacznej odpowiedzi, konieczne bêdzie zsyntezowanie
odpowiedniej iloœci materia³u, umo¿liwiaj¹cej
przeprowadzenie stosownych badañ.
Biotransformacje leków prowadz¹ na ogó³
do powstawania metabolitów o zmniejszonej
aktywnoœci farmakologicznej lub pozbawionych takiej aktywnoœci. Istniej¹ jednak wyj¹tki
od tej regu³y. Morfino-6-glukuronid jest metabolitem morfiny maj¹cym dzia³anie przeciwbólowe, w przeciwieñstwie do 3-glukuronidu
morfiny7. Niedawno wydzielono i scharakteryzowano glukuronidowy produkt sprzêgania
MPA, a nastêpnie stwierdzono, i¿ posiada on
aktywnoœæ farmakologiczn¹8, 9. Jego przeciwieñstwem jest natomiast g³ówny metabolit
MPA, fenolowy glukuronid, nie posiadaj¹cy
aktywnoœci farmakologicznej.
Istniej¹ pewne interesuj¹ce i dostarczaj¹ce wielu informacji zbie¿noœci pomiêdzy
identyfikacj¹ acyloglukuronidu MPA oraz odkryciem oksymetyloglukuronidowego metabolitu fosfofenytoiny, opisanym przez Annesley i wsp.3. MPA podaje siê pacjentom w postaci proleku – MMF, morfolinoetylowego estru MPA. MMF jest szybko hydrolizowany
Nr 2 (19), lato 2010
przez esterazy tkanek i osocza krwi do postaci czynnej leku – MPA i na ogó³ nie mo¿na stwierdziæ jego obecnoœci w osoczu krwi
po podaniu leku drog¹ doustn¹. Analogicznie do fosfenytoiny, MMF wykazuje siln¹ reaktywnoœæ krzy¿ow¹ w teœcie immunochemicznym umo¿liwiaj¹cym oznaczenie stê¿enia aktywnej formy leku – MPA, a jego obecnoœæ mo¿na stwierdziæ w osoczu krwi podczas oraz bezpoœrednio po zakoñczeniu infuzji do¿ylnej preparatu MMF. Podobnie, jak
mia³o to miejsce w trakcie badañ przeprowadzonych przez Annesley i wspó³pracowników3, 4, 6, pierwsza identyfikacja obecnoœci nowego metabolitu by³a wynikiem obserwacji
przesuniêcia wartoœci wyników oznaczeñ
miêdzy metod¹ wykorzystuj¹c¹ test immunochemiczny oraz procedur¹ HPLC, swoist¹ dla
macierzystej postaci leku7. Jednak¿e, w przeciwieñstwie do nowego metabolitu fenytoiny,
acyloglukuronid MPA jest metabolitem aktywnej postaci leku. W przeprowadzonym
nastêpnie badaniu stwierdzono, i¿ metody
immunochemiczne oraz HPLC dawa³y porównywalne wyniki w odniesieniu do oceny
ryzyka ostrego odrzucenia przeszczepów
u pacjentów pediatrycznych10. W przypadku
metody immunochemicznej zastosowano
jednak silniejsze kryteria odcinaj¹ce wartoœci
dla stê¿eñ MPA przed podaniem kolejnej
dawki oraz dla pola pod krzyw¹ zale¿noœci
stê¿enia od czasu. W tym przypadku, przesuniêcie wartoœci wyników spowodowane siln¹ sk³onnoœci¹ acyloglukuronidu do ulegania
reakcji krzy¿owej podczas testu immunochemicznego najprawdopodobniej nie wp³ywa³o
na zdolnoœæ predykcyjn¹ testu.
Postulowano, i¿ procedury umo¿liwiaj¹ce
oznaczanie leku macierzystego oraz jego metabolitów proporcjonalnie do ich aktywnoœci
biologicznej powinny byæ lepsze od testów
immunochemicznych, w przypadku których
odpowiedŸ nie odzwierciedla aktywnoœci biologicznej. Miller i wsp.11 porównali wyniki
uzyskane dla czterech dostêpnych na rynku
testów immunochemicznych s³u¿¹cych
do oznaczania digoksyny z aktywnoœci¹ biologiczn¹ digoksyny oraz jej metabolitów, okreœlon¹ przy pomocy testu wykorzystuj¹cego
Cała prawda w jednej kropli
receptory ludzkiego miêœnia sercowego.
Digoksyna ulega procesom metabolicznym,
w wyniku których powstaj¹ ró¿ne, deglikanowane, zredukowane i polarne metabolity, posiadaj¹ce szerokie spektrum aktywnoœci biologicznej. Tylko jeden z testów poddanych badaniu okaza³ siê dawaæ wyniki wykazuj¹ce dobr¹ korelacjê z odpowiedzi¹ uzyskan¹ w teœcie wykorzystuj¹cym receptory.
Przedstawione badania podkreœlaj¹ znaczenie œledzenia i analizowania nieoczekiwanych rozbie¿noœci pomiêdzy ró¿nymi metodami analitycznymi. Zgodnie z powy¿sz¹ dyskusj¹, dodatkowa reaktywnoœæ krzy¿owa metabolitów leku w testach immunochemicznych
mo¿e prowadziæ do uzyskiwania zafa³szowanych, zbyt wysokich wyników oznaczeñ stê¿eñ leków lub w niektórych przypadkach mog¹ one znacznie lepiej odzwierciedlaæ ca³kowit¹ aktywnoœæ farmakologiczn¹. Badania
przeprowadzone przez Annesley i wsp.3 powinny zaalarmowaæ i poinformowaæ pracowników maj¹cych do czynienia z tego typu
oznaczeniami, ¿e istniej¹ alternatywne szlaki
metaboliczne, w których uczestnicz¹ proleki,
mog¹ce mieæ potencjalne konsekwencje analityczne i farmakodynamiczne.
Michael Oellerich*
Victor V. Armstrong
Department of Clinical Chemistry
Georg-August University
Robert-Koch-Strasse 40
D-37075 Göttingen
*Autor bêd¹cy osob¹ do korespondencji.
Faks +49 551 398 551;
e-mail: [email protected]
Piśmiennictwo
1. DeToledo J. C., Ramsay R. E., Fosphenytoin and phenytoin in patients with
status epilepticus: improved tolerability versus increased costs. Drug.
Saf. 2000; 22: 459-66.
2. Oellerich M., Shipkova M., Schutz E., Wieland E., Weber L., Tonshoff B., Armstrong V. W.. Pharmacokinetic and metabolic investigations of mycophenolic acid
in pediatric patients after renal transplantation: Implications for therapeutic drug
monitoring, German Study Group on Mycophenolate Mofetil Therapy in Pediatric
Renal Transplant Recipients. Ther. Drug. Monit. 2000; 22: 20-6.
3. Annesley T. M., Kurzyniec S., Nordblom G. D., Buchanan N., Pool W., Reily M. et al.,
Glucuronidation of prodrug reactive site: Isolation and characterisation of oxymethylglucuronide metabolite of fosphenytoin. Clin. Chem. 2001; 47: 910-8.
4. Kugler A. R., Annesley T. M., Nordblom G. D., Koup J. R., Olson G. C., Cross-reactivity of fosphenytoin in two human plasma phenytoin immunoassays, Clin.
Chem. 1998; 44: 1474-80.
5. Rainey P. M., Rogers K. E., Roberts W. L. Metabolite and matrix interference in
phenytoin immunoassays. Clin. Chem. 1996; 42: 1645-53.
6. Roberts W. L., De B. K., Coleman J. P., Annesley T. M. Falsely increased immunoassay measurements of total and unbound phenytoin in critically ill uremic patients
receiving fosphenytoin. Clin. Chem. 1999; 45: 829-37.
7. Buetler T. M., Wilder-Smith O. H., Wilder-Smith C. H., Aebi S., Cerny T., Brenneisen
R., Analgesic action of i. v. morphine-6-glucuronide in healthy volunteers. Br. J. Anaesth. 2000; 84: 97-9.
8. Shipkova M., Armstrong V. W., Wieland E., Niedmann P. D., Schutz E., Brenner-Weiss G., et al. Identification of glucose and carboxyl-linked glucuronide conjugates of mycophenolic acid in plasma of transplant recipients treated with mycophenolate mofetil. Br. J. Pharmacol. 1999; 126: 1075-82.
9. Schutz E., Shipkova M., Armstrong V. W., Wieland E., Oellerich M. Identification
of a pharmacologially active metabolite of mycophenolic acid in plasma of transplant recipients treated with mycophenolate mofetil. Clin. Chem. 1999; 45: 419-22.
10. Armstrong V. W., Shipkova M., Schulz E., Weber L., Tönshoff B., Oellerich M.
Monitoring of mycophenolic acid in pediatric transplant recipients. Transplant.
Proc. 2001: 33, in press.
11. Miller J. J., Straub R. W., Valdes R., Digoxin immunoassay with cross-reactivity
of digoxin metabolites proportional to their biological activity. Clin. Chem.
1994; 40: 1898-903.
7