| License: Creative Commons Attribution 4.0 (4MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-408320
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.40832
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 16 October 2019 |
| Referee: | Prof. Dr. Dr. Ekkehard Haen |
| Date of exam: | 9 July 2019 |
| Institutions: | Chemistry and Pharmacy > Institute of Pharmacy |
| Keywords: | HPLC, Therapeutisches Drug Monitoring, Antipsychotika, Beta-Blocker, Beta-Adrenozeptor-Antagonisten, humane Leberzellmikrosomen, dosisbezogener Referenzbereich, Enzymhemmung |
| Dewey Decimal Classification: | 500 Science > 500 Natural sciences & mathematics |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 40832 |
Abstract (German)
Die entwickelte HPLC/UV-Messmethode ermöglicht die simultane Quantifizierung der drei Antipsychotika Olanzapin (OLA), Clozapin (CLO) und Quetiapin (QUE), der sechs β-Adrenozeptor (AR)-Antagonisten Bisoprolol (BIS), Metoprolol (MET), Propranolol (PRO), Timolol (TIM), Carvedilol (CAR) und Nebivolol (NEB) und der Metaboliten N-Desmethylolanzapin (DMOLA), N-Desmethylclozapin (DMCLO), ...
Abstract (German)
Die entwickelte HPLC/UV-Messmethode ermöglicht die simultane Quantifizierung der drei Antipsychotika Olanzapin (OLA), Clozapin (CLO) und Quetiapin (QUE), der sechs β-Adrenozeptor (AR)-Antagonisten Bisoprolol (BIS), Metoprolol (MET), Propranolol (PRO), Timolol (TIM), Carvedilol (CAR) und Nebivolol (NEB) und der Metaboliten N-Desmethylolanzapin (DMOLA), N-Desmethylclozapin (DMCLO), N-Desalkylquetiapin (DAQUE), α-Hydroxymetoprolol (α-HMET), N-Desisopropylpropranolol (DIPRO) und 4‘-Hydroxycarvedilol (4-HCAR) direkt aus Serum. Die Messmethode wurde in Anlehnung an die Richtlinien der Gesellschaft für Toxikologie und Forensische Chemie unter Berücksichtigung der analytischen Grenzwerte gemäß DIN 32645 validiert und erfüllte hinsichtlich Linearität, Richtigkeit, Präzision, Stabilität und Selektivität die Anforderungen. Für die Bestimmung von Atenolol (ATE) wurde die ursprünglich entwickelte Messmethode über Reduktion des organischen Anteils im Fließmittel an die geringere Lipophilie im Vergleich zu den anderen β-AR-Antagonisten angepasst.
In Experimenten mit humanen Leberzellmikrosomen (HLM) zur Untersuchung einer pharmakokinetischen Interaktion zwischen β-AR-Antagonisten und den drei Antipsychotika hemmte CAR als einziger der getesteten β-AR-Antagonisten den Abbau von CLO und QUE. Unter Verwendung von rekombinanten CYP2D6 wurde die Biotransformation von CLO und QUE durch MET, PRO, CAR und NEB gehemmt. Die Inhibitionseffekte von CAR und NEB wurden bisher in der Literatur noch nicht beschrieben. Neben CYP2D6 hemmt CAR auch die Isoformen CYP1A2 und CYP3A4. CAR inhibiert den Metabolismus von CLO und QUE auch in therapeutischen Konzentrationen. Bei CLO war der Hemmeffekt durch CAR jedoch nicht signifikant. Die Experimente zeigten, dass CYP2D6 im Abbau von CLO und QUE über HLM eine untergeordnete Rolle spielt und die CYP2D6-Hemmung durch die β-AR-Antagonisten über die anderen CYP-Isoformen ausgeglichen wird. Erhält ein Patient gleichzeitig QUE und CAR muss mit erhöhten QUE-Serumkonzentrationen gerechnet werden.
Die drei Antipsychotika OLA, CLO und QUE zeigten in den Versuchen mit humanen Leberzellmikrosomen keinen Einfluss auf den Metabolismus der β-AR-Antagonisten. Der in der Literatur beschriebene CYP1A2-Hemmeffekt durch OLA führte bei CAR in Experimenten mit rekombinanten CYP1A2 nur zu einem geringfügig verlangsamten Abbau, welcher nicht zu jedem Zeitpunkt statistisch signifikant war. Der Metabolismus von PRO wurde durch OLA nicht beeinflusst. Unter Verwendung von rekombinanten CYP2D6 wurde die Biotransformation von MET und PRO durch CLO geringfügig inhibiert. Der Abbau von CAR und NEB wurde nicht beeinflusst.
OLA und CLO scheinen nur schwache Inhibitoren zu sein, weshalb ausgehend von den beiden Antipsychotika mit keiner pharmakokinetischen Interaktion zu rechnen ist.
Mit der entwickelten HPLC-Messmethode konnte Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) für BIS, MET, PRO, CAR und ATE durchgeführt werden. Es wurden 62 BIS-Proben, 174 MET-Proben, 37 PRO-Proben, 3 CAR-Proben und 10 ATE-Proben gemessen. Die Ermittlung des dosisbezogenen Referenzbereichs erfolgte über zwei Berechnungsarten: einmal über die Talkonzentration und einmal über die mittlere Tageskonzentration. Die Berechnung über die Talkonzentration erschien bei MET (unretardiert), PRO (unretardiert), CAR und ATE als geeigneter. Für retardiertes MET und retardiertes PRO sollte die Ermittlung des dosisbezogenen Referenzbereichs über die mittlere Tageskonzentration erfolgen. Erfolgt die Blutabnahme nach einem bestimmten Zeitabstand zur letzten Tabletteneinnahme, spielt es keine Rolle, ob die Berechnung des dosisbezogenen Referenzbereichs über die mittlere Tageskonzentration oder die Talkonzentration erfolgt. Dieser Zeitpunkt der Blutabnahme liegt bei BIS 12 h, bei MET 9,5 h, bei CAR 11 h, bei NEB 14 h und bei ATE 13 h nach der Tabletteneinnahme. Erfolgt die Arzneistoffapplikation zweimal täglich muss für gleiche dosisbezogene Referenzbereiche das Blut bei MET und PRO nach 6,5 h, bei CAR und TIM nach 7 h und bei ATE nach 8,5 h abgenommen werden. Wird PRO dreimal täglich eingenommen, sollte die Blutabnahme 5 h nach der Medikamenteneinnahme erfolgen.
Mithilfe der Konzentrationsbestimmungen wurde gezeigt, dass bei ein und derselben Dosis große interindividuelle Schwankungen der Serumkonzentrationen vorliegen, was eine individualisierte Therapie durch TDM erforderlich macht. Zur Aufdeckung von Complianceproblemen wurde TDM bei β-AR-Antagonisten bereits erfolgreich eingesetzt. Über die Einführung des dosisbezogenen Referenzbereichs ist jetzt zusätzlich auch die Feststellung partieller Compliance möglich. Aufgrund der geschlechterspezifischen Unterschiede in der Pharmakokinetik können bei Frauen im Vergleich zu Männern höhere Serumkonzentrationen und dadurch auch vermehrt unerwünschte Arzneimittelwirkungen auftreten, wodurch die Verwendung von TDM zum rechtzeitigen Erkennen von inadäquater Dosierung essenziell ist.
Translation of the abstract (English)
The developed HPLC/UV measurement method enables the simultaneous quantification of the three antipsychotics olanzapine (OLA), clozapine (CLO) and quetiapine (QUE), the six β-adrenoceptor (AR) antagonists bisoprolol (BIS), metoprolol (MET), propranolol (PRO), timolol (TIM), carvedilol (CAR) and nebivolol (NEB) and the metabolites N-desmethyl olanzapine (DMOLA), N-desmethyl clozapine (DMCLO), ...
Translation of the abstract (English)
The developed HPLC/UV measurement method enables the simultaneous quantification of the three antipsychotics olanzapine (OLA), clozapine (CLO) and quetiapine (QUE), the six β-adrenoceptor (AR) antagonists bisoprolol (BIS), metoprolol (MET), propranolol (PRO), timolol (TIM), carvedilol (CAR) and nebivolol (NEB) and the metabolites N-desmethyl olanzapine (DMOLA), N-desmethyl clozapine (DMCLO), N-desalkyl quetiapine (DAQUE), α-hydroxy metoprolol (α-HMET), N-desisopropyl propranolol (DIPRO) and 4'-hydroxy carvedilol (4-HCAR) directly from serum. After pretreatment on a Merck LiChrospher RP‐4 ADS column (25 μm), drugs were separated on a Phenomenex Gemini Phenyl Hexyl 110 A column (250 × 4.6 mm, 5 μm) using a gradient mixture of acetonitrile and potassium dihydrogen phosphate buffer pH 3.1 (containing 10% methanol) as the mobile phase at a flow rate of 1 mL/min. The total analysis time was 40 minutes. For detection of the analytes, four different UV wavelengths were used: 215, 226, 242 and 299 nm. The method was validated according to the guidelines of the Society of Toxicology and Forensic Chemistry in terms of selectivity, linearity, accuracy, precision and stability and successfully applied for the analysis of the 15 described analytes in human serum. For the measurement of atenolol (ATE), the originally developed measuring method was adapted to the lower lipophilicity of atenolol compared to the other β-AR antagonists by reducing the organic content in the mobile phase.
In experiments with human liver cell microsomes (HLM) investigating a potential pharmacokinetic interaction between β-AR antagonists and the three antipsychotics, CAR was the only one of the tested β-AR antagonists to inhibit the metabolism of CLO and QUE. Using recombinant CYP2D6, biotransformation of CLO and QUE was inhibited by MET, PRO, CAR and NEB. The inhibition effects of CAR and NEB have not yet been described in the literature. Besides CYP2D6, CAR also inhibits the isoforms CYP1A2 and CYP3A4. CAR also inhibits the metabolism of CLO and QUE in therapeutic concentrations. In combination with CLO, however, the inhibitory effect of CAR was not significant. The experiments showed that CYP2D6 plays a minor role in the metabolism of CLO and QUE via HLM and that CYP2D6 inhibition is compensated by the β-AR antagonists via the other CYP isoforms. If a patient receives both QUE and CAR at the same time, increased QUE serum concentrations must be expected.
The three antipsychotics OLA, CLO and QUE showed no effect on the metabolism of the β-AR antagonists in the experiments with human liver cell microsomes. In CAR experiments with recombinant CYP1A2, the CYP1A2 inhibitory effect by OLA described in the literature only led to a slightly slower degradation, which was not statistically significant. The metabolism of PRO was not affected by OLA. Using recombinant CYP2D6, the biotransformation of MET and PRO was slightly inhibited by CLO. The metabolism of CAR and NEB was not influenced.
OLA and CLO appear to be only weak inhibitors, which is why no pharmacokinetic interaction can be expected from the two antipsychotics.
With the developed HPLC measuring method, therapeutic drug monitoring (TDM) could be performed for BIS, MET, PRO, CAR and ATE. 62 BIS samples, 174 MET samples, 37 PRO samples, 3 CAR samples and 10 ATE samples were measured. The dose-related reference range was determined using two calculation methods: the trough and the average steady-state concentration. The calculation of the trough concentration appeared to be more suitable for MET (immediate release), PRO (immediate release), CAR and ATE. For sustained release MET and PRO, the dose-related reference range should be determined using the average concentration. It does not matter whether the dose-related reference range is calculated using the average concentration or the trough concentration, if blood is collected after a certain time interval from the last tablet intake. This time interval is 12 h for BIS, 9.5 h for MET, 11 h for CAR, 14 h for NEB 14 h and 13 h for ATE after tablet intake. If the drug is administered twice daily, blood must be taken for the same dose-related reference ranges for MET and PRO after 6.5 h, for CAR and TIM after 7 h and for ATE after 8.5 h. Blood must be taken for the same dose-related reference ranges. If PRO is taken three times a day, blood should be collected 5 h after taking the medication.
Concentration determinations have shown that there are large interindividual variations in serum concentrations at the same dose, requiring individualized therapy with TDM. TDM has already been successfully used in β-AR antagonists to detect compliance problems. With the introduction of the dose-related reference range, it is now also possible to determine partial compliance. Due to the gender-specific differences in pharmacokinetics, women may have higher serum concentrations than men and therefore more adverse drug reactions, making the use of TDM essential for detection of inadequate dosage.
Metadata last modified: 25 Nov 2020 17:31
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