Hypoaktivität. Hyperaktivität. Klinische Immunpharmakologie. Pharmakotherapie Immunologischer Erkrankungen. Kurs Klinische Pharmakologie SS 2004

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1 Kurs Klinische Pharmakologie SS 2004 Klinische Immunpharmakologie Pharmakotherapie Immunologischer Erkrankungen Prof. Dr. med. Heinfried H. Radeke pharmazentrum frankfurt Vielzahl von Krankheitsbildern Immundefizienzen Autoimmunkrankheiten Chronische Entzündungen ndungen Hauterkrankungen Transplantation Tumore Lernziele: Systematik beispielhafte Therapieschemata SLE, MS, NTX Tumor: KMT/SZT- GvHD wichtige UAW und WW pharmacogenetics Hyperaktivität Hypoaktivität Autoimmunerkrankungen + Chronische Entzündungen ndungen Rheumatoide Arthritis, Ankyl.. Spondylitis, Reiter-Syndrom Multiple Sklerose,, Diabetes (IDDM) Schilddrüse se-hashimoto systemische Autoimmunerkrankungen und Sklerosen: SLE, Kollagenosen,, PSS, Sjögren gren-syndrom Vaskulitiden: : Wegener, Panarteriitis nod., Schönlein nlein-henoch M. Crohn, Colitis ulzerosa Nephritis, Autoimmun- vs. chron.. Virushepatitis Myasthenia gravis,, Poly- Dermato-Myositiden Myositiden, Dermatosen,, Psoriasis Allergien, Asthma Immundefizienzen angeboren (Bruton,, SCID, CGD : i.v. Ig,, Immunstimulans) HIV (vorwiegend antiviral, Chemokin-Antagonist Antagonist,, Impfung?) Tumorimmunologie nach Zytostase/Bestrahlung: KMT / SZT (Problem: GvHD) - KM-supportiv supportiv: G/GM-CSF, EPO,, etc. Immuntherapie + Gentherapie (siehe Ringvorlesung) Transplantation Klinische Anwendung von Immunsuppressiva Prof. Geißlinger Übersicht: adaptive Immunreaktion Zytokine, Interferone, Immunglobuline KMT/SZT?? 1

2 Sich ergänzende immunsuppressive Prinzipien Glatiramer Zytostatika haben KEIN therapeutisches Fenster Zytostatika/Immunsuppressiva: Dosisabh. Wirkung auf Lymphozyten Zytostatika: Methotrexat Azathioprin Mechanismen der Glukocorticoid- Wirkungen Gehört zur Gruppe der Antimetaboliten Folsäureantagonist hemmt Dihydrofolsäurereduktase und nachfolgend die Purinbiosynthese (Thymidilatsynthase) UAW: Myelosuppression, Schädigung der Darmmukosa Wirkt oral und ist ein Prodrug Wird fast vollständig zu 6-6 Mercaptopurin umgewandelt Hemmt die Purinbiosynthese (Adenylsuccinatsynthetase, IMP-Dehydrogenase Dehydrogenase) UAW: Leuko- und Thrombozytopenie, Gastro- intestinale Beschwerden Allopurinol hemmt die Biotransformation und erhöht ht so die Toxizität 2

3 Unerwartete Wirkungen durch genetische Polymorphismen Biotransformation und Wirkung von Cyclophosphamid Methotrexat: Methylen-Tetrahydrofolatreduktase: Punktmutation führt zur Proteininstabilität: erhöhtes Risiko von Mukosaentzündungen Azathioprin, Mercaptopurin: Thiopurin-Methyltransferase: SNPs führen zur Proteininstabilität: akute Myelodepression, sekundäre Tumorentstehung Alkylierendes Zytostatikum, oral wirksam Prodrug wird über CYP2B6 aktiviert UAWs: Hämorrhagische Zystitis, Blasen-Ca Ca: (MESNA inaktiviert toxischen Metaboliten) Radeke 2002 Nebenwirkungen einer immunsuppressiven Therapie mit zytotoxischen Medikamenten Myelosuppression Erhöhte hte Infektionsanfälligkeit (opportunistische Infektionen) Erhöhtes htes Tumorrisiko Übelkeit, Erbrechen, Durchfall Haarausfall Mycophenolat-mofetil Wirkt als Prodrug Der aktive Metabolit Mycophenolsäure hemmt die IMP-Dehydrogenase (Purinbiosynthese) UAW: Myelosuppression,, GI-Beschwerden O O OH CH 3 O CH 3 CH 3 O O N O Mycophenolat-mofetil Synthesestoffwechselweg verschiedener Zelltypen Purin- und Pyrimidinsynthesehemmung Salvage Stoffwechselweg de novo Stoffwechselweg Ribose PRPP IMP and ATP GTP RNA Guanin XMP GMP dgmp dgtp DNA de novo Stoffwechselweg Salvage Stoffwechselweg Lymphozyten Fibroblasten Neurone Glatte Muskelzelle Endothelzelle Darmepithelzelle 3

4 Systemischer Lupus Erythematodes Prävalenz valenz: 50/100T, w:m=10:1 Genetik: : HLA DR2+3 Symptome Allg. Beschwerden (95%) Muskel-, Gelenkver.. (80%) Hautveränderungen (70%) Herz, Nephritis (65%) Einteilung 1) Kutaner Lupus Erythematodes: - Hautveränderungen am Kopf oder auch Stamm 2) System. LE (ACR-Kriterine): a) ohne viszeralem Befall b) mit Herz-, Lunge, Nieren, Gehirnbeteiligung DD: RA, Medikament.-induzierter Lupus (=keine anti-dns!), primäres anti-phospholipid-sydrom Pharmakotherapie Systemischer Lupus Erythematodes Schweregrad bestimmt Therapieprotokoll: 1 = Kutaner LE: Retinoide,, Lichtschutzsalbe, Steroide lokal 2a = SLE, ohne viszeralen Befall NSAR, Hydroxychloroquin, Steroide bei Schüben 2b = SLE, mit Befall lebenswichtiger Organe Steroid-Pulstherapie (3-5 5 Tage 1g) und/oder Immunsuppressiva Azathioprin, Cyclophospamid + Plasmapherese Transplantation und Abstoßung 1. Erkennungsphase / Priming Fremdantigenpräsentation durch APC (antigenpräsentierende Zelle) des DONORS (direkter Weg) oder des EMPFÄNGERS (indirekter Weg) Aktivierung der T-Zelle via T-Zellrezeptor plus kostimulatorischem Molekül (CD80, CD86, CD56, etc.) 1. Erkennungsphase/ Priming 2. Aktivierungs- und Proliferationsphase 3. Effektorphase 2. Proliferations- und Aktivierungsphase klonale Vermehrung antigenspezifischer, aktivierter CD4-Zellen, CD8-Zellen Rekrutierung von T-zellabhängigen Effektorzellen (Natural Killer Cells (NK), Makrophagen, Eosinophilen 3. Effektorphase Antigenspezifischer Zelltod durch zytotoxische T-Zellen (CD8) oder delayed type hypersensitivity reaction (CD4, DTH, Typ IV Allergie) mit Freisetzung von Zytokinen, Chemokinen und Adhäsionsmolekülen, die zur unspezifischen Entzündungsreaktion vor allem vermittelt durch Makrophagen führt, oder nach I.A. Hauser antikörpervermittelter, komplementabhängiger Zellschaden mit Zerstörung des Transplantatgewebes (ADCC oder direkte Complementlyse; C4d) Transplantation und Abstoßung Immunsuppressiva in der Transplantation Subakute und chronische Abstoßung 1. Erkennungsphase/Priming 2. Proliferations- und Aktivierungsphase 3. Effektorphase Anti-inflammatorisch inflammatorisch / -zytokin: Hemmung der DNA-Synthese: Steroide Azathioprin, Mycof.-Mofetil Mofetil Hemmung der IL-2 2 Synthese: CsA und FK506 (Tacrolimus) Hemmung der T-Zellteilung: T Rapamycin (Sirolimus) Rezeptorblockade/zytotox zytotox.. AK: ATG, OKT3, IL-2 2 Rez. AK Immunmodulation durch Veränderung der Lymphozytenmigration: FTY720 4

5 CsA und Tacrolimus hemmen die nukleäre Translokation von NF-AT c Nebenwirkungen von Ciclosporin Nephrotoxizität (dosisabhängig) Hypertonie Neurotoxizität t (Tremor, Kopfschmerzen) Reversible Lebertoxizität Hirsutismus, Gingivahyperplasie Hyperglykämie mie, Hypercholesterinämie Tacrolimus FK506 Sirolimus (Rapamycin) Ein makrozyklisches Lacton-Antibiotikum das im Komplex mit FKBP ebenfalls Calcineurin hemmt Wirkungs- und Nebenwirkungsspektrum sehr ähnlich dem Ciclosporin,, aber: Stark schwankende Pharmakokinetik (therapeutisches Drug-Monitoring unerlässlich) Ausgeprägte gte Neurotoxizität, t, erhöhtes htes Infektions- und Malignomrisiko Hirsutismus und Gingivahyperplasie fehlen ganz Makrolidlacton Seit 15. April 2001 in Deutschland erhältlich Zur Prophylaxe der Organabstoßung bei erhöhtem htem Risiko Initial in Kombination mit Ciclosporin und Gluco- corticoiden (2-3 3 Monate) Erhaltungstherapie mit Glucocorticoiden TOR: the target of rapamycin Sirolimus bindet wie Tacrolimus an FKBP aber hemmt Calcineurin nicht Sirolimus hemmt die mtor Signaltransduktion TOR Proteine gehören zur Familie der PIKKs (PI kinase-related kinases) Es handelt sich aber nicht um Lipidkinasen sondern um Ser/Thr Thr-Kinasen Nebenwirkungen von Sirolimus Lymphocele, Ödem Abnorme Wundheilung Opportunistische Infektionen Tachykardie GI-Beschwerden Myelosuppression Hypercholesterinämie mie, Hypertriglyceridämie Leberfunktionsstörungen rungen Arthralgie Akne 5

6 Interaktion von Sirolimus mit anderen Arzneimitteln Immunophiline Sirolimus wird durch CYP3A4 metabolisiert (Rifampicin! Ketoconazol und Diltiazem!) und ist ein Substrat von P-Glycoprotein im DünndarmD Ciclosporin konkurriert mit Sirolimus um diese Enzyme/Transporter und sollte daher 4 Stunden vor Sirolimus eingenommen werden Substanz Cyclosporin A FK506 (Tacrolimus) Rapamycin (Sirolimus) Bindungsprotein Cyclophilin FKBP FKBP Hemmung Calcineurin Calcineurin mtor Multi Drug Resistance: Verminderte Bioverfügbarkeit von Immunsuppressiva und Zytostatika Standardimmunsuppression nach Nierentransplantation Triple-Therapie Therapie Steroide (100mg) Cyclosporin A (Neoral Neoral ) (Bluttalspiegel ng/ml) Azathioprin (Imurek ) oder Mofetil (MMF( MMF,CellCept ) oder IL- 2 Rezeptor-AK oder Sirolimus (Rapamyzin( Rapamyzin) (Bluttalspiegel 5-15ng/ml) in absteigender Dosierung 5mg/kg KG 2mg/kg KG ) oder 1-2g/die Induktionstherapie i.v. 2mg/die Alternativmedikation für f CsA Tacrolimus (FK506, Prograf ) (Bluttalspiegel 5-15ng/ml) 0.15mg/kg KG I.A. Hauser, ZIM Therapie der Abstoßungsreaktion Nebenwirkungen der Immunsuppressiva Erste intensive zelluläre Abstoßung Steroidbolustherapie über Tage i.v mg/die 500mg/die Schwere vaskuläre oder steroidresistente oder rezidivierende Abstoßung FK506 Rescue Therapie (Prograf ) oder ATG oder (OKT3 Therapie) Plasmaseparation 0.15mg/kg KG p.o Tage i.v PP s Ster. CsA FK506 MMF Rapa Nephrotoxizität (?) Bluthochdruck Hyperlipidämie (+) +++ Diabetes mellitus KM-Toxizit Toxizität ++ + Diarrrhoe + ++ (+) Andere Knochen Hyper- Neurotox. G.I.-Trakt trichose Infektionen + + Pilze CMV Pneumo. Herpes I.A. Hauser, ZIM I.A. Hauser, ZIM 6

7 Antikö Antikörper in der Transplantationsmedizin Polyklonale Antikö Antikörper (ATG, ALG) Seren immunisierter Tiere (Kaninchen, Pferd, Ziege). Sehr effektiv, aber breites Spektrum an Nebenwirkungen Monoklonaler panpan-t-zellzell-antikö Antikörper (OKT3), bindet spezifisch die ε-kette des CD3 Komplexes Chimä Chimärisierter monoklonaler AntiAnti-IL2IL2-RezeptorRezeptor- Antikö Antikörper (Basiliximab (Basiliximab und Daclizumab), Daclizumab), spezifisch gegen die α-kette des IL2IL2-Rezeptors gerichtet (CD25) Monoklonale/ Monoklonale/ Polyklonale Antikö Antikörper in der Transplantation Indikationen Monoklonale Antikö Antikörper Orthoclone Orthoclone OKT 3 (Muromonab(MuromonabCD3) Simulect Basiliximab= antianti-α CD25) Simulect (Basiliximab= Zenapax Zenapax (Daclizumab = antianti-il2r) Polyklonale Antikö Antikörper Lymphoglobulin (Immunglobulin G, Pferd, AntihumanAntihuman-T-Zell) Zell) Thymoglobulin FTY720 ein neues Immunsuppressivum (Immunglobulin G, Kaninchen, AntihumanAntihuman-T-Zell) Zell) Phase II Klinische Studien SteroidSteroid-resistente akute Abstoß Abstoßung (αcd3) oder Prophylaxe (αcd25) in Kombination mit Cyclosporin A, Rapamycin synergistische Verlängerung des Transplantatüberlebens! Wirkungen: Prophylaxe und Therapie von Abstoß Abstoßungskrisen reversible Lymphopenie transiente Bradykardie FTY720 Sequestration von Blutlymphozyten als immunsuppressiver Mechanismus Axonale Schä Schädigungen in akuten Läsionen der Multiplen Sklerose A Sarah Spiegel and Sheldon Milstien, NATURE REVIEWS - MOLECULAR CELL BIOLOGY, 2003 Radeke et al µm B Reprinted with permission from Trapp BD et al. N Engl J Med. 1998;338: Copyright 1998 Massachusetts Medical Society. All rights reserved. 45 µm 7

8 Partiell erfolgreiche Therapeutika der Multiplen Sklerose (Stand 2004) Zytokine: Interferon-Wirkungen bei MS Antigen-basiert: Copolymer 1 (Copaxone) Teva Phase IV Zytokin-basiert: IFN-ß1a (Avonex) Biogen Phase IV IFN-ß1b (Betaseron) Schering/Berlex/ Serono Phase IV Immunsuppressiva: Glucocorticoide Verschiedene Phase IV Mitoxantrone (Novantrone) AmericanHome/Lederle Phase IV Intravenöse Immunglobuline Verschiedene Phase III Inhibitoren der Adhäsion: Anti-VLA-4 mab (Natalizumab) Protein Design Laboratories Phase II Adorini L, Journal of the Neurological Sciences 223 (2004) Zytokine: : Interferon-ß Wirkungen in der MS-Therapie Zytokine: Interferon-Wirkungen Der Wirkmechanismus der Beta-Interferone* Antagonisierung der pro-inflammatorischen Interferon-γ Aktivität Induktion der immunmodulatorischen Zytokine IL-10 und TGF-β Hemmung der T-Zellproliferation Hemmung der Produktion proinflammatorischer Zytokine (z. B. TNF-α und IFN-γ) Suppression der Expression von HLA Klasse-II- und Adhäsionsmolekülen Steigerung der T-Suppressorzellaktivität Blockade von Metalloproteinasen und Chemokinen sowie verminderte Blut-Hirn-Schranken-Permeabilität. * (keine Unterschiede zwischen IFN ß-1a und IFN ß-1b) UAW der Interferone und Kontraindikationen UAW Häufig: Lokalreaktionen, Grippeähnliche Symptome, Gastrointest.. NW, Thrombo-, Leukopenie Selten: Neurotoxisch, Depression, Exazerbation von Autoimmunerkrankungen, Hepatotoxisch Kontraindikationen: Autoimmunkrh., Leberzirrhose, Immunsuppression, Depressionsanamnese, Schwangerschaft, Thrombo-, Leukopenie,, Bilirubin >2,5mg/ml, Drogenabusus, Malignom (außer Kaposi) Verabreichung eines Toleranz- induzierenden MHC/T-Zell Liganden Glatiramer-Acetat (COPAXONE) randomisierte Mischung aus synthetischen Polypeptiden: kda (L-glutamat, -lysine, -alanine, -tyrosine im Verhältnis: 0.14:0.34:0.43:0.09) Seit September 2001 ist Glatirameracetat (Copaxone ) in DE zugelassen!! Subkutane Impfung führt f zur Th1 nach Th2 Modulation der MS T-Zellausrichtung T - vermindert Schübe der Multiplen Sklerose Neuhaus et al., NEUROLOGY 2001;56:

9 Vorgeschlagene Wirkmechanismen von Glatiramer-Acetat Vergleich der Behandlungserfolge bei der schubförmig rmig-verlaufenden MS Khana et al., Eur. J. Neurology 2001; 8:141-8) Glatiramer (Copoxan) Langzeittherapie bei Multipler Sklerose: Zusammmenfassung MS-Therapie mit Natalizumab VLA-4 4 Antagonist Ergebnisse für MS-Patienten unter kontinuierlicher Glatiramer-Acetat Therapie je länger die Patienten behandelt wurden desto besser sind die Ergebnisse 69% der Patienten hatten keine Anzeichen einer Progression vom Ausgangsbefund bis zur letzten Untersuchung jährliche Schubrate im 6-ten Jahr der Behandlung war 0,23 oder 1 Schub in >4 Jahren 25% der Patienten waren relapse-frei über 6 Jahre positives pharmakologisches Sicherheitsprofil Behandlung wird gut toleriert The New England Journal of Medicine (January 2, 2003; 348;: 15-23) MS-Therapie mit Natalizumab VLA-4 4 Antagonist - UAW Zytokine: : Interleukin-2 und Interferon-gamma Interleukin-2 Arzneimittel: Proleukin Zulassung für: f metastasierendes Nierenkarzinom IFN-gamma Arzneimittel: Imukin Zugelassen für: f Chr. Granulomat.. Erkrankung Experimentelle Anwendung: Progressiv-Systemische Systemische-SkleroseSklerose The New England Journal of Medicine (January 2, 2003; 348;: 15-23) 9

10 Interleukin 2 Zytokine: : Interferon γ Chronische Granulomatose (CGD) Stärkung der innate immunity,, z.b. Induktion der NADPH-Oxidase Progressiv-systemische systemische Sklerose (PSS) Anti-fibrotische Wirkung erhofft: IFN-gamma als Gegenspieler von TGFß?? Erfolgreiche Anwendung von Biologicals bei Autoimmunerkrankungen Knochenmark- / Stammzelltransplantation Therapeutische Ablation des Immunsystems als ultima ratio bei: Geisslinger, Bolten Hauser Wels Boehncke Wels Hauser - AML, ALL, CML, CLL - Non-Hodgkins lymphoma - Hodgkins disease - Multiple Myeloma - Myelodysplastic Syndrome - Solid tumors: Breast cancer, Ovarian cancer, Testicular cancer, Pediatric solid tumors -Anemias: Aplastic Anemia, Fanconi Anemia, Paroxysmal Nocturnal Hemoglobinuria - Inherited diseases: immune deficiencies, metabolic disease, hemoglobinopathies - Metastatic Breast Cancer Knochenmark- / Stammzelltransplantation Konditionierung: Intensive Zytostatika Ganzkörperbestrahlung mit 10 Gy (frakioniert( frakioniert) Infusion von Spenderzellen: HLA-identisch (Geschwister 25%, sonst MLC negativ) siedeln sich im KM an KMT/SZT: Komplikationen und Pharmatherapie Komplikationen Toxische UAW in der Konditionierung: Früh: Haarausfall, Erbrechen, Kardiotoxisch, hepatischer Veneverschluß, Capillary Leak Syndrom Spät: Gonadeninsuffizienz, Wachstumsstörung, Malignome Infektionen: Sepsis (3 Wo.), interstitielle Pneumonie (3 Mon.): Antibiotika; Virostatika Graft versus Host Disease: Akut (bis 50%): alloreaktive Lymphos schädigen Haut, Darm, Leber; Prophylaxe: CSA, Methotrexat; ; Therapie: ATG, Okt3 Chronisch(25%): wie Kollagenose,, SLE; Therapie: Prednison, Aza o.ä. Leukämie/ mie/tu-rezidiv (20%) 10

11 Graft versus Host Disease Graft versus Host Disease Sind Stammzellen der Ausweg? ~ 40% der allogenen KMT und SZT: tödlicher t Verlauf Siehe 222 Seiten Report des NIH Vom Juni Knochenmark- / Stammzelltransplantation KMT / SZT Erfolgsrate in Leukämien oder anderen Tumorerkrankungen Autologe Stammzelltherapie Vorteile: SZ-Gewinnung durch Leukapherese aus peripherem Blut (Nabelschnur-Stammzellbank?) Regeneration der Blutbildung schneller: SZT=9Tage, KMT=2-3 3 Wo. Keine GvHD,, weniger therapiebedingte Letalität Keine Probleme mit Spenderverfügbarkeit? Nachteile: Kontamination mit Leukämie mie-blasten: : Maßnahme: purging Fehlender Graft-versus versus-tumor Effekt Zytokine 3 Knochenmark-Regeneration G-CSF, meth.g-csf (Granocyte, Neupogen ) GM-CSF (Leukomax ) EPO (Aranesp, Erypo, NeoRecormon ) TPO Indikationen Neutropenien bei Myelosuppression nach Zytostase Myelodysplastische Syndrome Renale und tumorbedingte Anämien Thrombopenien 11

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