Universitätsklinikum Drug Monitoring Toxikologie Toxikologie,Langer.pdf · UKM Universitätsklinikum Münster Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie Bekannte Medikamente

UKMUniversitätsklinikumMünsterTherapeutisches

Drug Monitoring

Toxikologie

Dr. rer. nat. Claus LangerInstitut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin

UKMUniversitätsklinikumMünster

Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie

Warum werden im Labor bestimmte Medikamente/exogene Substanzen

gemessen?



Bekannte Medikamente

Unbekannte Medikamente/

exogene Substanzen

• Bestimmung von Medikamentenspiegeln(Therapeutisches DrugMonitoring (TDM ))

• Kompliance des Patienten

• Hirntoddiagnostik

• Eingrenzung der Substanzklasse

• Identifikation unbekannterMedikamente/Substanzen (Noxen)

• ggfs. Quantifizierung der Noxen



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 intraindividuellenUnterschieden in der Pharmakokinetik



Voraussetzungen zur Durchführung von Therapeutischem Drug Monitoring (TDM)

• Die Plasmakonzentration des zu messenden Medikamentsmuß mit die Konzentration am Wirkort (Rezeptor) imGleichgewicht stehen (nach initialer Gabe oder Änderungder Dosierung muß die Einstellung eines Gleichgewichtesabgewartet werden!!!!)

• Verwendung einer zuverlässigen Bestimmungsmethode

• Die Überwachung des Medikamentenspiegels mußmedizinisch sinnvoll sein



Substanzen, die durch Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) erfasst werden

• Analgetika • Antiarrhytmika• Antibiotika• Antidepressiva• Antiepileptika• Immunsuppressiva• Zytostatika

wichtig: Angabe von Applikationsart und Abnahmezeitintervall



TDM am Beispiel Immunsuppressiva

Zur Vermeidung von Abstossungsreaktionen nach Organtrans-plantationen werden Immunsuppressiva eingesetzt, die die körpereigene Immunabwehr unterdrücken bzw. abschwächen

Zur Therapie werden eingesetzt• Cyclosporin A• Tacrolimus (FK506)• Mycophenolsäure (MPA/MMF)• Rapamycin



O

O OH

CH3

OCH3

ON

O O

Mycophenolat Mofetil

Cyclosporin A

Rapamycin

Tacrolimus

Zur Therapie eingesetzte Immunsuppressiva:



Transplantierte Organe am UKM im Jahr 2000:

Organ Zahl Ursache für Transplantation

Leber

Herz

Niere

200

Nierenversagen

Zirrhose, Krebs, biliäre Atresie

Knochenmark

Lunge oderHerz/Lunge

120

5

Terminales Herzversagen

20

Pulmonale Hypertension,cystische Fibrose

35

Hornhaut

40

Leukämie

Dystrophie, Keratitis



CsA Tacrolimus MMF Rapamycin0

100

200

300

400

500

600

700

Anal

ysen

pro

Mon

at

Analysenzahlen Immunsuppressiva UKM



Makrophage

B-Vorläuferzelle

Plasmazelle

zytotoxischeT-Vorläuferzelle

IL-2zytotoxischerT-Lymphozyt

Hemmung durch CsA + FK506

T-Helferzelle

MPA hemmt die Proliferationdurch Inhibition der Inosinmono-

Phosphat-Dehydrogenase(Hemmung der DNA-Synthese)

Wirkmechanismus Immunsuppresiva



Nebenwirkungen Immunsuppressiva

Substanz Nebenwirkungen

Cyclosporin ANephrotoxizitätHypertonieNeurotoxizität

Tacrolimus (FK 506)NephrotoxizitätHypertonieNeurotoxizität

Mycophenolat-Mofetil

Gastrointestinale ToxizitätLeukopenien

RapamycinLeukopenienThrombozytopenienHyperlipidämie



Nebenwirkungen Immunsuppressiva

Hypertrichosis

Gingivitishypertrophicans

Tremor

GastrointestinaleBeschwerden



Therapeutische Spiegel Immunsuppressiva:

Cyclosporin A

Substanz Transplantat Initialtherapieµg/l

Erhaltungstherapieµg/l

LeberHerz

Niere

150 - 225225 - 300250 - 350

100 - 150100 - 150150 - 250

Tacrolimus (FK 506) LeberHerz

Niere

10 - 1510 - 1510 - 18

5 - 105 - 108 - 15

Mycophenolat-Mofetil Leber

Herz

Niere

2 - 42 - 42 - 4

aus : Oellerich et al. , Ther. Drug Monit. 1998



Bestimmungsmethoden Immunsuppressiva

Immunologisch mit Immunoassays

Chromatographischper HPLC

• Verwendung von polyklonalenund monoklonalen Antikörpern

• Fluoreszenzsignal

+ schnelle Messung (hoher Probendurchsatz)

+ relativ preisgünstiges Verfahren+ tlw. bessere Nachweisempfindlich-

keit als HPLC

- tlw. Anfälligkeit für Störsubstanzen- Kreuzreaktivität von Metaboliten derWirksubstanz

+ präzisere Messung möglich(Referenzmethode)

+ geringe Anfälligkeit für Störsub-stanzen

+ Metaboliten werden differenziert undlassen sich quantifizieren

- aufwendigere Probenvorbereitung(höhere Kosten)

- geringerer Probendurchsatz

• Verwendung von Laufmittel und Chromatographiesäulen

• unterschiedliche Detektion möglich(UV-Detektion, Massenspektrometrie)



HPLC als „Referenzmethode“

Immunoassay Prozentuale Abweichung zur HPLC

EMIT (Syva-Behring)

mRIA (Incstar)

mFPIA-AxSym (Abbott)

CEDIA (Roche Diagnostics)

mFPIA-TDx (Abbott)

8 - 31 %

22 - 30 %

32 - 47 %

21 - 34 %

30 - 55 %

Bestimmung von Cyclosporin A:



Beispiel: ImmunsuppresivumCyclosporin 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

interindividuelle Unterschiede Cyclosporin A-Molekül(gebunden an Calcineurin)



Bei Therapie mit Cyclosporin A sind zahlreicheArzneimittelwechselwirkungen zu beachten:

1. Wirkungsverstärkung durchCalcium-Antagonisten, orale Kontrazeptiva, Allopurinol, Grapefruitsaft, Doxicyclin, ......

2. Wirkungsabschwächung durchAntiepileptika, Barbiturate, Rifampicin

3. Wirkverstärkung vonDigoxin, Prednison, Lovastatin, Colchizin

4. Erhöhte Nephrotoxizität bei Einnahme vonAminoglycosiden, Tacrolimus, Colchizin, Trimethoprim

5. Gefahr einer Hyperkaliämie bei Einnahme vonKaliumsparenden Diuretika, kaliumreicher Kost

Generell: Vorsicht bei anderen hepatisch metabolisiertenArzneimitteln



Konzentrationsverlauf CsA:

1 h 2 h 4 h



60%

10%30%

ErythrozytenLeukozytenPlasma

Bestimmungen von Cyclosporin A (CsA) müssen mit Vollblut durchgeführt werden:



Beispiel: CsA Chromatogramm (Blut, normal)

10 15 20 25 30 35 40 45 50C

sA

CsD

abso

rban

ce [2

05 n

m]

retention time [min]

„Modifiziertes“CsAals interner Standard



Beispiel: CsA Chromatogramm(Blut, bei Akkumulation von toxischen Metaboliten)

10 15 20 25 30 35 40 45 50

AM

1A

AM

4n9

AM

1ac

AM

14N

AM

1c9

AM

19

CsD

CsA

abso

rban

ce [2

05nm

]

retention time [min]

NephrotoxischeMetaboliten Hepatotoxische

Metaboliten



• Unmittelbares Eingreifen notwendig(lebenserhaltende Maßnahmen)

• Behandlung nach Symptomen• Toxikologische Untersuchungen

zeitkritisch

Vergiftung/Intoxikation

Akut Chronisch

• Ursache der Vergiftung klären-> Beseitigung der Ursache

• ggfs. Behandlung der Symptome



Beispiele für Vergiftungen

Fall 1:

• Patientin mit Zuständen, die den Verdacht auf Panikattacken wecken

Erklärung:

• Patientin konnte Einnahme oraler Antidiabetikanachgewiesen werden

• Diagnose einer Hypoglykämie• u.a. Diagnostik zum Ausschluß eines Insulinoms



Beispiele für Vergiftungen

Erklärung:• Patient räumt bei Konfrontation mit den auffälligen Laborbefunden

Einnahme von cumarinhaltigem Rattengift und größeren Mengen ASS ein

Fall 2:• Patient klagt über ausgedehnte subkutane Hämatome und starke Blutungsneigung

• umfangreiche Diagnostik wegen des Verdachts auf eine selteneGerinnungsstörung

• Suche ergebnislos



Ätiologie von Vergiftungen

Sonstige3 %

Akzidentell79 %

Gewerblich10 %

Verwechslung1 %

SuizidaleHandlung

6 %

(Angaben Stand 1992/93)



Ursachen von Vergiftungen im Haushalt:



Häufigkeit von Vergiftungen in der Bevölkerung

(Angaben Stand 1992/93)

Erwachsene43 %Kleinkinder

46 %

Säugling4 %

Jugendliche2 %

Schulkinder4 %Keine Angaben

1 %



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)



Substanznachweis bei Intoxikationen (Materialien)

Probenmaterial

Mageninhalt(Spezial-

untersuchung)

UrinSerum/Plasma



Welche Untersuchungen stehen für eine klinisch-toxikologische Untersuchung zur Verfügung (I)?

• 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 10000 Substanzen und Metaboliten)

1. Qualitative Tests (Screening-Untersuchungen)



Drogenschnelltest im Urin:

Meßprinzip: AMIA(Ascend Multi-Immunoassay)





Welche Untersuchungen stehen für eine klinisch-toxikologische Untersuchung zur Verfügung (II)?

• Immunoassays (Urin und Serum) (z.B. Carbamazepin, Paracetamol, Valproat, Salicylat, weitereArzneistoffe)

• HPLC mit UV-Detektion• Head-Space Gaschromatographie• Gaschromatographie mit Massenspektrometrie

(Spektrenbibliothek mit 10000 Substanzen und Metaboliten)

2. Quantitative Tests (bei identifizierten Substanzen)





Beispiel für eine Transplantat-Abstoßung

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