Samenvatting Metabolisme en Toxicologie

  • Published on
    11-Jan-2017

  • View
    220

  • Download
    6

Embed Size (px)

Transcript

Samenvatting Metabolisme en Toxicologie Esmee Castermans

College 1 (23 feb)

Je neemt een geneesmiddel in als tablet/pil/drankje. Dan is er: Absorptie in het bloed Distributie door het lichaam en opname in de weefsels Metabole omzetting naar andere stoffen Excretie via de urine of fecesADME is dus het proces dat een medicijn ondergaat. (Let op! E is niet eliminatie, want dat is metabolisme + excretie)

Geneesmiddelen kunnen gewenste en ongewenste effecten hebben. Als de effecten niet gewenst zijn, is het een bijwerking. Het kan zijn dat deze bijwerking een gewenst effect heeft voor andere ziekten (off label use). Een bijwerking kan ook schadelijk zijn. Dit heet een ADR (adverse drug reaction).

De CBG, EMA en FDA kijken naar de balans tussen de gewenste en ongewenste effecten. Er zijn namelijk nooit helemaal geen bijwerkingen.

2 typen ongewenste effecten: On-target effect: Werkt op dezelfde receptoren van het medicijn, maar het effect is overdreven groot. Dit leidt tot een dosis-respons curve die parallel is aan het beoogde farmacologische effect. Off-target effect: Werkt via een ander mechanisme dan het farmacologische effect en heeft een hele andere dosis-respons curve.

Ongewenste effecten: Verstoring van de fysiologische functies Orgaanschade Niet-orgaan gebonden toxiciteit Genetische toxiciteit Carcinogeniteit Reproductie toxiciteit Allergische reacties Idiosyncratische reacties (de uitzonderingen die er niet tegen kunnen)

Medicijnen zijn per definitie niet veilig. De data over de veiligheid zijn namelijk gelimiteerd wanneer een medicijn op de markt komt. Je kan namelijk niet alle interacties tussen het medicijn en andere medicijnen testen.

Lareb: houdt de door de patinten gemelde bijwerkingen van medicijnen bij.

METOX = metabolisme en toxicologie. Metabolisme: De studie van chemische veranderingen die stoffen in het lichaam ondergaan. Het kijkt naar wat het lichaam met de stof doet. Toxicologie: De studie van schadelijke effecten van chemische stoffen op organismen. Het kijkt dus naar wat de stof met het lichaam doet.Paracetamol is een (relatief) veilige pijnstiller. Het is veilig, maar dat hangt wel af van de dosis. Vanaf 30 gram is het dodelijk. Jaarlijks sterven er in de UK 200 mensen aan een paracetamol overdosis. Je mag er 3x per dag 2 slikken (= 3 gram in totaal) en onder doktersvoorschrift mag je het 4x per dag. Paracetamol werkt pas naar 30 minuten, omdat het eerst nog opgenomen moet worden. Na 6 uur is het uitgewerkt, omdat de lever het dan afgebouwd heeft tot niet-werkzame stoffen.

Een stof kan alleen een membraan passeren als het lipofiel en ongeladen is, zoals paracetamol. Water-oplosbare stoffen zijn dus niet zo geschikt als geneesmiddel, omdat ze snel worden uitgescheiden door de nieren.Vet-oplosbare stoffen blijven heel lang in het lichaam aanwezig, omdat ze gebonden zijn aan eiwitten (die niet door de nieren kunnen worden uitgescheiden) en omdat ze opgeslagen kunnen worden door het vetweefsel.Om uitgescheiden te worden, moeten stoffen dus omgezet worden in water-oplosbare verbindingen. Dit gebeurt in de lever.

5% van de ziekenhuisopnames is door geneesmiddelvergiftiging. De meest voorkomende oorzaak van geneesmiddelvergiftiging in Nederland is een overdosis aan paracetamol, ondanks dat het zo veilig is.

De toxiciteit wordt bepaald door: De stof-eigenschap (is het toxisch?). De hoeveelheid/dosis/concentratie.Samen bepalen ze hoe veilig of risicovol een stof in een bepaalde dosis is.

Paracelsus (1500): Alles is toxisch. Het is de dosis die bepaalt of iets een gif is.Dit klopt wel ongeveer, maar eigenlijk had hij ongelijk, want niet de dosering maar de blootstelling is het probleem. Met blootstelling wordt bedoeld de dosis die een targetorgaan bereikt. Dat kan dus systemisch of lokaal zijn. Wanneer je iets op de huid toedient moet je ook rekening houden met systemische toxiciteit en andersom.Gif uitzuigen: je gaat er niet dood van als je het doorslikt, omdat je lichaam het afbreekt in de maag. Dit is een voorbeeld van dat niet de dosering, maar de blootstelling van belang is.

LD50: de dosis (in mg/kg) die 50% van de dieren doodt.Alcohol heeft een LD50 van 10.000 mg/kg. Hier kun je dus heel veel van binnen krijgen en het toch overleven.Botuline toxine heeft een LD50 van 10 ng/kg. Dat is dus een hele lage dosis! De LD50 zegt maar heel weinig. Er mist nog veel informatie. Hoe is het toegediend? (intraveneus heeft een hele andere beschikbaarheid dan oraal) Aan wie/wat is dit gegeven? (Wat voor een dier? Dieren kunnen bijvoorbeeld van morfine 900 mg/kg krijgen, maar mensen veel minder) Waarom blijft de helft leven en waaraan gaat de andere helft precies dood? Wat gebeurt er met de mensen die blijven leven? (Zijn ze bijvoorbeeld heel ziek of gezond?)De LD50 is geen handige maat. Je hebt niks aan een dosis die de helft van de mensen doodt. 6 liter water achter elkaar drinken is dodelijk, maar alleen als je het direct achter elkaar drinkt. Dat geldt ook voor alcohol. Je moet het achter elkaar drinken, want anders is het verspreidt en gaat het niet meer op.

De blootstelling:Blootstelling = het oppervlak onder de concentratie-tijd curve = AUC.Als een dosering nog niet is afgebroken wanneer de nieuwe dosering gediend wordt, treedt er accumulatie op. De ene stof wordt veel sneller afgebroken dan de ander.

Toxiciteit wordt bepaald door: Chemische een fysische eigenschappen Maar de structuur-activiteit relatie (SAR) is niet zonder meer voorspelbaar. Soms zijn er klasse-effecten, maar de meeste stoffen hebben een eigen toxisch profiel. Biologische effecten (receptor binding, affiniteit voor een actief centrum van een enzym, binding aan DNA, etc.) Dosis en systemische/lokale blootstelling De hoeveelheid die is toegediend De biologische beschikbaarheid. Blootstelling aan het target orgaan Toedieningsroute Metabole activiteit Transporters in het membraan Doorbloeding Tijd (dosering versus dosis)

Er is echter grote individuele gevoeligheid!

Paracetamol:Eenmalig: >70 mg/kg (5 gram) leidt tot toxische effecten. >140 mg/kg (10 gram) leidt tot matige leverschade en >200 mg/kg (14 gram) leidt tot ernstige leverschade. Wanneer je elke dag 3-4 gram paracetamol neemt, krijg je ook leverschade.Het toxisch effect kan worden versterkt door chronisch alcoholgebruik en door bepaalde geneesmiddelen. Dingen die je eet en drinkt kunnen de werking van medicijnen dus benvloeden!Het tegengif voor paracetamol is N-acetylcysteine of methionine.

Er is een verband tussen metabolisme en toxiciteit. Soms zijn de metabolieten van geneesmiddelen meer toxisch dan de oorspronkelijke stof. Dit heet toxificatie/bioactivatie. Soms zijn de metabolieten juist minder toxisch. Dit heet detoxificatie. Bij paracetamol:Wanneer paracetamol geoxideerd wordt, wordt het getoxificeerd. Door oxidatie wordt het namelijk elektrofiel. DNA, RNA en eiwitten kunnen hierdoor elektronen doneren en beschadigd raken. Ook kan geoxideerd paracetamol gedetoxificeerd worden. Geoxideerde paracetamol kan bijvoorbeeld onder invloed van GSH-T gedetoxificeerd worden en ongeoxideerde paracetamol kan door ST of GT worden gedetoxificeerd en uitgescheiden worden met de urine.

Geneesmiddel onderzoek Is een geneesmiddel werkzaam? Is een geneesmiddel schadelijk (toxisch)? Hoeveel moeten we toedienen?

Het testen van de toxiciteit/veiligheid vindt plaats in verschillende fases1) In vitro2) Op proefdieren (preklinische fase)3) Op gezonde mensen (fase 1)4) Op patinten (fase 2 en 3)

Verschillen in metabolisme tussen mens en dier zijn groot. Er zijn dus ook grote verschillen in toxiciteit.

Het kan 12 tot 24 jaar duren om een idee om te zetten in een medicijn. Eerst worden er miljoenen mogelijke compounds gescreend. Van de hits worden er maar een paar (minimaal 12) geschikte kandidaten gevonden. Van deze kandidaten vallen er nog een heleboel af en uiteindelijk blijft er hopelijk 1 over die als geneesmiddel kan dienen. De toxicologietesten vinden plaats van de ontdekking van de drug tot de registratie van het geneesmiddel ( 10 jaar). Een langdurige test is nodig om de carcinogeniteit te bepalen.

Research fase: Screening van de toxiciteit Screening van het metabolisme In vitro: HTS (high troughput screening) Dit is heel massaal.

Ontwikkelingsfase: Veiligheidsonderzoek Toxiciteit en safety pharmacology van ADME In vitro testen In vivo testen op 2 soorten proefdieren

Testen van de geneesmiddel toxiciteit:1) Stofeigenschappen. Je neemt een humane cellijn en gaat het geneesmiddel in verschillende concentraties toedienen. a. Heeft het geneesmiddel schadelijke effecten op cellen en organismen?b. Mechanisme van de toxiciteit.2) Hoeveelheid/dosisa. Blootstelling van het organismeb. Blootstelling van targetcellen in de organen3) Klinische testena. Humane farmacokinetiekb. Klinische toxiciteit/veiligheid4) Postmarketinga. Bijwerkingen (al dan niet voorspeld)b. Pharmacovigilantie = geneesmiddelenbewaking. Het opsporen, evalueren en voorkomen van ongewenste bijwerkingen en interacties.c. Postmarketing surveillance

Ondanks alle testen zijn er toch vaak problemen met geneesmiddelen die niet verwacht werden. De medicijnen kunnen bijvoorbeeld tot leverschade of trombose leiden.

Diane (anticonceptie) was eigenlijk niet als anticonceptie geregistreerd maar als geneesmiddel tegen acne. Diane heeft een groot risico op trombose. Toch wilden veel mensen deze pil, omdat anti-acne medicijnen vergoed worden en anticonceptie niet.

Adverse drug reactions (ADR) zijn een groot klinische probleem. 10-20% van de mensen in het ziekenhuis hebben hier last van. 1-5% van de mensen die in het ziekenhuis zijn er gekomen door ADR. >2 miljoen mensen per jaar in USA 13% van de medicijnen wordt teruggetrokken of krijgt een black box warning.

Geschiedenis van de toxicologie. 1550 bc. Papyrusrollen met info over gifstoffen 400 bc. Socrates drinkt de gifbeker 1500 Paracelsus: Alles is giftig, maar de dosis maakt het een gif. 1800 Orfila: de eerste experimenteel toxicoloog 1930 Oprichting van de Food and Drug Administration (FDA) 1950 Wetgeving in Europa over geneesmiddelen 1963 Oprichting van het College ter Beoordeling van Geneesmiddelen. (CBG-MEB) 1965 eerste EEC directive 1995 Oprichting van het EMEA (nu EMA), de European Medicines Agency. Het CBG-MEB is lid van de EMA.

De mens wordt blootgesteld aan meer dan 100.000 xenobiotica. Dit zijn voedseladditieven, bestrijdingsmiddelen, milieuverontreinigingen, industrile producten en geneesmiddelen.De veiligheid is van belang bij geneesmiddelen en voedseladditieven. Het gevaar (hazard) is juist van belang bij milieuverontreinigingen en bestrijdingsmiddelen. Bij alles is het risico van belang.

REACH: Registratie, Evaluatie en Autorisatie van CHemische stoffen. Dit is een nieuwe regelgeving in de EU voor stoffen waarvan per jaar meer dan een ton wordt geproduceerd of ingevoerd. Er worden gegevens verstrekt voor veilig gebruik.

3 belangrijke activiteiten van de toxicologie: Mechanistische toxicologie Regulatory toxicologie Descriptieve toxicologie.Het grensvlak tussen regulatory toxicologie en descriptieve toxicologie is de risk assessment en is ook van belang.

Waarom worden er studies gedaan naar het mechanisme van toxiciteit? Het geeft inzicht in oorzaak en gevolg Mogelijkheid tot het vinden van tegengif/maatregelen. Het vermijden/voorkomen van het toxische effect De toxiciteit genezen De species verschillen vinden. Je kan gevolgen voorspellen Risico-analyse doen Nodig voor de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen

Dosis-effect relatie (bij alcohol):ED50: effectieve dosis bij 50% van de mensen (bij alcohol: 0,4 mL in het bloed)TD50: toxische dosis bij 50% van de mensen (bij alcohol: 0,8-1,0 mL in het bloed)LD50: lethale dosis bij 50% van de mensen (bij alcohol: 4,0 mL in het bloed)

Een geneesmiddel heeft een drempelwaarde. Bij de een ligt deze drempel bij een hogere dosis dan bij de ander en bij de een zijn de effecten groter dan bij de ander. De steilheid van de dosis-effect curve kan ook per medicijn verschillen.

Er wordt een nieuw geneesmiddel gevonden en je wil de effecten meten.Je begint met testen op cellijnen om de LD50 te bepalen.Hierna moet je testen ontwikkelen en op proefdieren moeten deze testen toegepast worden. Je begint met intraveneuze toediening om te zorgen dat de beschikbaarheid 100% is. Daarna ga je het op andere manieren toedienen

Je kijkt vervolgens naar parameters als lichaamsgewicht voedsel-en waterinname activiteit/houding vacht reflexen/verlamming speekselproductie diarree doodTot hier zijn de parameters niet-invasief. hartslag bloeddruk orgaangewicht/-schade parameters in het bloed kanker effecten op de embryo verminderde afweerHet bepalen van deze parameters is wel invasief.Hierdoor vindt identificatie, bepaling van het mechanisme en classificatie van de target plaats.

Biomarkers voor toxicologie:Dit zijn uitleesparameters die de fysiologie, pathologie en ernst van de aandoening en de effecten van de (toxische) stoffen (waaronder geneesmiddelen) kunnen weerspiegelen. Je kijkt naar urine, bloed, biopten en scans. Vervolgens gebruik je chemische bepalingen en omics technologie om deze biomarkers te vinden.

Het moment en de plek waarop je meet is ook heel belangrijk.Waar en wanneer zijn stoffen toxisch? lokaal of systemisch snel/acuut of vertraagd/chronisch reversibel of irreversibel gradueel of alles/niets direct of indirect?

Koolmonooxide: bindt op de plek waar zuurstof moet binden. Je gaat dus dood aan zuurstofgebrek en niet aan de koolmonooxide zelf. Dit is een voorbeeld van een indirect toxisch effect.

MABEL = Minimal Anticipated Biological Effect LevelDit is het niveau waarop er een effect op begint te treden. NOAEL = No Observed Adverse Effect LevelDit is het hoogste niveau waarop er nog geen toxisch effect opgetreden is. LOAEL = Lowest Obeserved Adverse Effect LevelDit is het niveau waarop er net toxische effecten op beginnen te treden.

Sommige stoffen kunnen meerdere toxische effecten hebben. Bijvoorbeeld bij chlorpyrifos. Bij een hele kleine dosis begint cholinesterase genhibeerd te worden. Bij een hogere dosis wordt naast cholinesterase ook carboxylesterase genhibeerd.

Dosis-effect vertalen naar dosis-responsDe normale range van de activiteit van een bepaald systeem in het lichaam is bekend. Lage dosissen van een medicijn leiden meestal tot activiteit die niet buiten de normale range komt en dus niet significant is. Wanneer de activiteit bij een dosis hoger is dan de normale range, is er een respons op de dosis en is de dosis dus hoog genoeg om een effect te hebben.De hoogst gemeten dosis die binnen de normal range valt is de NOAEL en de laagst gemeten dosis die buiten de normal range valt is de LOAEL.

Er kan een figuur gemaakt worden waarbij de responsfrequentie wordt uitgezet tegen de dosis. (respons = het aantal of percentage mensen/dieren dat reageert) Dit geeft een normaal verdeelde curve met dieren d...

Recommended

View more >