Therapeutisches. Drug Monitoring. Toxikologie UKM. Dr. rer. nat. Claus Langer Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin

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1 Therapeutisches Drug Monitoring Toxikologie Dr. rer. nat. Claus Langer Institut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin

2 Warum werden im Labor bestimmte Medikamente/exogene Substanzen gemessen?

3 Bekannte Medikamente Bestimmung von Medikamentenspiegeln (Therapeutisches Drug Monitoring (TDM )) Kompliance des Patienten Unbekannte Medikamente/ exogene Substanzen Eingrenzung der Substanzklasse Identifikation unbekannter Medikamente/Substanzen (Noxen) ggfs. Quantifizierung der Noxen Hirntoddiagnostik

4 Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) wird eingesetzt zur Therapiekontrolle bei Arzneimitteln mit geringer therapeutischer Breite, bei denen eine Über-/Unterdosierung schwerwiegende Konsequenzen hat Arzneimitteln, deren Dosierung nicht am biologischen Effekt meßbar ist. Nicht-linearen oder deutlichen inter- und intraindividuellen Unterschieden in der Pharmakokinetik

5 Voraussetzungen zur Durchführung von Therapeutischem Drug Monitoring (TDM) Die Plasmakonzentration des zu messenden Medikaments muß mit die Konzentration am Wirkort (Rezeptor) im Gleichgewicht stehen (nach initialer Gabe oder Änderung der Dosierung muß die Einstellung eines Gleichgewichtes abgewartet werden!!!!) Verwendung einer zuverlässigen Bestimmungsmethode Die Überwachung des Medikamentenspiegels muß medizinisch sinnvoll sein

6 Substanzen, die durch Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) erfasst werden wichtig: Angabe von Applikationsart und Abnahmezeitintervall Analgetika Antiarrhytmika Antibiotika Antidepressiva Antiepileptika Immunsuppressiva Zytostatika

7 TDM am Beispiel Immunsuppressiva Zur Vermeidung von Abstossungsreaktionen nach Organtransplantationen werden Immunsuppressiva eingesetzt, die die körpereigene Immunabwehr unterdrücken bzw. abschwächen Zur Therapie werden eingesetzt Cyclosporin A Tacrolimus (FK506) Mycophenolsäure (MPA/MMF) Rapamycin

8 Zur Therapie eingesetzte Immunsuppressiva: O OH O N O O O OCH 3 CH 3 Mycophenolat Mofetil Rapamycin Tacrolimus Cyclosporin A

9 Transplantierte Organe am im Jahr 2000: Organ Zahl Ursache für Transplantation Niere Leber Herz Lunge oder Herz/Lunge Knochenmark Hornhaut Nierenversagen Zirrhose, Krebs, biliäre Atresie Terminales Herzversagen Pulmonale Hypertension, cystische Fibrose Leukämie Dystrophie, Keratitis

10 Analysenzahlen Immunsuppressiva Analysen pro Monat CsA Tacrolimus MMF Rapamycin

11 zytotoxische T-Vorläuferzelle Wirkmechanismus Immunsuppresiva Makrophage Hemmung durch CsA + FK506 B-Vorläuferzelle T-Helferzelle IL-2 zytotoxischer T-Lymphozyt MPA hemmt die Proliferation durch Inhibition der Inosinmono- Phosphat-Dehydrogenase (Hemmung der DNA-Synthese) Plasmazelle

12 Nebenwirkungen Immunsuppressiva Substanz Nebenwirkungen Cyclosporin A Tacrolimus (FK 506) Mycophenolat- Mofetil Rapamycin Nephrotoxizität Hypertonie Neurotoxizität Nephrotoxizität Hypertonie Neurotoxizität Gastrointestinale Toxizität Leukopenien Leukopenien Thrombozytopenien Hyperlipidämie

13 Nebenwirkungen Immunsuppressiva Tremor Hypertrichosis Gingivitis hypertrophicans Gastrointestinale Beschwerden

14 Therapeutische Spiegel Immunsuppressiva: Substanz Cyclosporin A Transplantat Initialtherapie µg/l Herz Leber Niere Erhaltungstherapie µg/l Tacrolimus (FK 506) Herz Leber Niere Mycophenolat- Mofetil Herz Leber Niere aus : Oellerich et al., Ther. Drug Monit. 1998

15 Bestimmungsmethoden Immunsuppressiva Immunologisch mit Immunoassays Verwendung von polyklonalen und monoklonalen Antikörpern Fluoreszenzsignal Chromatographisch per HPLC Verwendung von Laufmittel und Chromatographiesäulen unterschiedliche Detektion möglich (UV-Detektion, Massenspektrometrie) + schnelle Messung (hoher Probendurchsatz) + relativ preisgünstiges Verfahren + tlw. bessere Nachweisempfindlichkeit als HPLC - tlw. Anfälligkeit für Störsubstanzen - Kreuzreaktivität von Metaboliten der Wirksubstanz + präzisere Messung möglich (Referenzmethode) + geringe Anfälligkeit für Störsubstanzen + Metaboliten werden differenziert und lassen sich quantifizieren - aufwendigere Probenvorbereitung (höhere Kosten) - geringerer Probendurchsatz

16 HPLC als Referenzmethode Bestimmung von Cyclosporin A: Immunoassay Prozentuale Abweichung zur HPLC EMIT (Syva-Behring) mria (Incstar) mfpia-axsym (Abbott) mfpia-tdx (Abbott) CEDIA (Roche Diagnostics) 8-31 % % % % %

17 Beispiel: Immunsuppresivum Cyclosporin A (CsA) Cyclisches Polypeptid mit 11 Aminosäuren Isoliert 1976 (Tolypocladium inflatum gams) für Arzneizwecke synthetisch hergestellt Tripeltherapie: CsA + Steroide + Azathioprin niedrige Bioverfügbarkeit mehr als 30 Metaboliten zahlreiche Arzneimittelwechselwirkungen Pharmakokinetik zeigt erhebliche intra- und Cyclosporin A-Molekül (gebunden an Calcineurin) interindividuelle Unterschiede

18 Bei Therapie mit Cyclosporin A sind zahlreiche Arzneimittelwechselwirkungen zu beachten: 1. Wirkungsverstärkung durch Calcium-Antagonisten, orale Kontrazeptiva, Allopurinol, Grapefruitsaft, Doxicyclin, Wirkungsabschwächung durch Antiepileptika, Barbiturate, Rifampicin 3. Wirkverstärkung von Digoxin, Prednison, Lovastatin, Colchizin 4. Erhöhte Nephrotoxizität bei Einnahme von Aminoglycosiden, Tacrolimus, Colchizin, Trimethoprim 5. Gefahr einer Hyperkaliämie bei Einnahme von Kaliumsparenden Diuretika, kaliumreicher Kost Generell: Vorsicht bei anderen hepatisch metabolisierten Arzneimitteln

19 Konzentrationsverlauf CsA: 1 h 2 h 4 h

20 Bestimmungen von Cyclosporin A (CsA) müssen mit Vollblut durchgeführt werden: Erythrozyten Leukozyten Plasma 60% 30% 10%

21 Beispiel: CsA Chromatogramm (Blut, normal) absorbance [205 nm] CsA CsD Modifiziertes CsA als interner Standard retention time [min]

22 Beispiel: CsA Chromatogramm (Blut, bei Akkumulation von toxischen Metaboliten) Nephrotoxische Metaboliten Hepatotoxische Metaboliten absorbance [205nm] AM1c9 AM14N AM1ac AM4n9 AM1A CsA AM19 CsD retention time [min]

23 Vergiftung/ Intoxikation Akut Chronisch Unmittelbares Eingreifen notwendig (lebenserhaltende Maßnahmen) Behandlung nach Symptomen Toxikologische Untersuchungen zeitkritisch Ursache der Vergiftung klären -> Beseitigung der Ursache ggfs. Behandlung der Symptome

24 Beispiele für Vergiftungen Fall 1: Patientin mit Zuständen, die den Verdacht auf Panikattacken wecken Diagnose einer Hypoglykämie u.a. Diagnostik zum Ausschluß eines Insulinoms Erklärung: Patientin konnte Einnahme oraler Antidiabetika nachgewiesen werden

25 Beispiele für Vergiftungen Fall 2: Patient klagt über ausgedehnte subkutane Hämatome und starke Blutungsneigung umfangreiche Diagnostik wegen des Verdachts auf eine seltene Gerinnungsstörung Suche ergebnislos Erklärung: Patient räumt bei Konfrontation mit den auffälligen Laborbefunden Einnahme von cumarinhaltigem Rattengift und größeren Mengen ASS ein

26 Ätiologie von Vergiftungen Verwechslung 1 % Gewerblich 10 % Suizidale Handlung 6 % Sonstige 3 % Akzidentell 79 % (Angaben Stand 1992/93)

27 Ursachen von Vergiftungen im Haushalt:

28 Häufigkeit von Vergiftungen in der Bevölkerung Kleinkinder 46 % Schulkinder 4 % Keine Angaben 1 % Erwachsene 43 % Jugendliche 2 % Säugling 4 % (Angaben Stand 1992/93)

29 Substanznachweis bei Intoxikationen Problem: Analyt(en) sind in der Regel unbekannt!! Stufenweises Vorgehen in der klinisch-toxikologischen Analytik: Screeningverfahren (Ausschluß fraglicher Gifte) Gruppentests (Prüfung auf bestimmte vermutete Substanzklassen) spezifischer Einzelsubstanznachweis Quantifizierung des Giftes im geeigneten Untersuchungsmaterial)

30 Substanznachweis bei Intoxikationen (Materialien) Probenmaterial Mageninhalt (Spezialuntersuchung) Serum/ Plasma Urin

31 Welche Untersuchungen stehen für eine klinischtoxikologische Untersuchung zur Verfügung (I)? 1. Qualitative Tests (Screening-Untersuchungen) Schnelltests (Urin und Serum) (z.b. Drogen, Salicylate, Paraquat) Immunoassays (Urin und Serum) (z.b. Barbiturate, Benzodiazepine, Trizyklische Antidepressiva, Opiate) HPLC mit UV-Detektion (2000 Substanzen und Metaboliten) Gaschromatographie mit Massenspektrometrie (Spektrenbibliothek mit Substanzen und Metaboliten)

32 Drogenschnelltest im Urin: Meßprinzip: AMIA (Ascend Multi-Immunoassay)

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34 Welche Untersuchungen stehen für eine klinischtoxikologische Untersuchung zur Verfügung (II)? 2. Quantitative Tests (bei identifizierten Substanzen) Immunoassays (Urin und Serum) (z.b. Carbamazepin, Paracetamol, Valproat, Salicylat, weitere Arzneistoffe) HPLC mit UV-Detektion Head-Space Gaschromatographie Gaschromatographie mit Massenspektrometrie (Spektrenbibliothek mit Substanzen und Metaboliten)

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36 Beispiel für eine Transplantat-Abstoßung