APAP Hepatotoksicitet efter terapeutiske doser

Paracetamol (acetaminophen, APAP) er et allestedsnærværende smertestillende og febernedsættende middel, der er tilgængeligt over hele verden i talrige håndkøbs- og receptpligtige lægemidler. Ved supraterapeutiske doser er APAP et velbeskrevet hepatotoksisk middel og et betydeligt folkesundhedsproblem, da 30.000 hospitalsindlæggelser anslås at være relateret til APAP-lægemiddelinduceret leverskade (DILI) hvert år i USA. APAP er faktisk den hyppigste årsag til akut leversvigt (ALF) i USA og Europa med en estimeret overordnet dødelighed på 28 %. Halve APAP-overdoser er utilsigtede, og patienters dårlige evne til at identificere produkter med APAP er blevet dokumenteret. På hospitaler har 1 % af alle lægemiddelordinationer indeholdt en overdosis APAP-recept, der fremhæver behovet for øget opmærksomhed på utilsigtet APAP-overdosis.

Ved den anbefalede terapeutiske dosis på 4g/d anses APAP normalt for sikkert. Forbindelser mellem APAP terapeutisk dosering og alanin aminotransferase (ALT) forhøjelser er imidlertid blevet påvist. Faktisk oplevede op til 1/3 raske frivillige behandlet med terapeutiske doser af APAP 3x ALT-stigning (op til 14x) efter 3 dages behandling i op til 11 dage. Disse resultater blev bekræftet hos ikke-drikkende patienter. Den multinationale case-population SALT-undersøgelse rapporterede 81 tilfælde af ALF (49 i Frankrig), der førte til transplantation efter ikke-overdosis APAP-eksponering i en 3-årig opfølgning, og ikke-overdosis APAP var forbundet med en 2 gange højere rate af ALF end NSAID'er. I USA blev 17 % af APAP-induceret ALF over en 41 måneders periode rapporteret med en APAP-dosis på under 4 g/dag.

Underernæring som en risikofaktor Nogle forfattere har foreslået, at terapeutiske doser af APAP kan være hepatotoksiske i nærvær af underernæring og lav kropsvægt samt kronisk alkoholforbrug og lægemidler, der inducerer cytokrom P450 (CYP'er). Da glutathion (GSH) syntetiseres ud fra 3 aminosyrer (aa) (Cys, Glu og Gly), kan protein- eller aa-mangel resultere i GSH-udtømning. Hos rotter var faste forbundet med øget APAP hepatotoksicitet som en konsekvens af nedsat GSH i leveren, og en 16 timers fasteperiode var tilstrækkelig til at udtømme GSH-lagrene. GSH-niveauer har vist sig at være reduceret hos anorektiske kvindelige patienter sammenlignet med kontroller, og der blev observeret en positiv korrelation mellem GSH-niveauer og BMI. En lille retrospektiv undersøgelse (n=10) viste, at alvorlig hepatotoksicitet efter moderat APAP-dosis (4 til 10 g/dag) i 80 % af tilfældene var forudgået af underernæring. Adskillige case-rapporter om alvorlig hepatotoksicitet (nogle dødelig) efter terapeutiske APAP-doser hos underernærede voksne er blevet offentliggjort. I den pædiatriske population blev ALF-tilfælde rapporteret efter terapeutiske APAP-doser efter virusinfektion og lav ernæringsstatus. Imidlertid har ingen veludført undersøgelse haft til formål at prospektivt vurdere virkningen af ​​underernæring på toksiciteten over for terapeutiske doser af APAP.

FDA-eksperter påpegede, at APAP ofte bruges til kakeksipatienter. Kakeksi er et komplekst syndrom karakteriseret ved adskillige homøostatiske forstyrrelser, herunder progressivt ufrivilligt vægttab, ledsaget af svind, tidlig mæthed, svaghed og anoreksi. Et bredt spektrum af kliniske sygdomme er forbundet med kakeksi. Forekomsten af ​​underernæring er blevet observeret hos 20-29 % af hospitalsindlagte patienter i Europa og 33 % på kirurgiske afdelinger. Pickering et al. påvist, at APAP-metabolisme skifter mod de toksiske oxidative veje efter større aortakirurgi, hvilket tyder på, at disse patienter kan være særligt modtagelige. Lægemiddelforbrugsdata indikerer også, at APAP-udnyttelsen er høj i postoperative indstillinger. British National Formulary har anbefalet en maksimal dosis på 60mg/kg IV APAP til brug hos voksne, hvis vægt er mindre end 50kg og 3g/dag IV ved kronisk underernæring eller dehydrering. Overraskende nok er der ingen sådan anbefaling tilgængelig for oral APAP, og som almindeligvis ordineres uafhængigt af ernæringsstatus. Det er sandsynligt, at tilfælde af leverskade sekundært til normal anbefalet dosis er underrepræsenteret, da dosis ikke opfattes som overdreven og ikke beskrevet som sådan i internationale retningslinjer for smertebehandling. I betragtning af den udbredte brug af APAP og forekomsten af ​​underernæring på operationsafdelinger er det af afgørende klinisk betydning at afklare, om underernæring disponerer for APAP-induceret levertoksicitet ved den anbefalede dosis på 4g/dag.

Biomarkør for APAP hepatotoksicitet:

APAP metaboliseres ved glucuronidering (55%) og sulfatisering (40%). Metabolitterne af APAP udskilles fra leveren af ​​multilægemiddelresistens-associerede proteiner (36-38). APAP oxideres (5%) af cytochromerne P450 (CYP) 2E1, 3A og 1A2 til den meget reaktive N-acetyl-p-benzo-quinon (NAPQI), elektrofil og cytotoksisk metabolit, ansvarlig for APAP levertoksicitet.

Ved terapeutisk dosis afgiftes APAP normalt hurtigt ved konjugering med GSH, fjernes fra leveren og udskilles i urinen. Slattery et al. har vist, at GSH-depletering begynder i intervallet 0,5-3g APAP. Efter overdreven APAP-indtagelse bliver både sulfonerings- og glukuronideringsvejene mættede til fordel for oxidationsvejen. Dette resulterer i dannelsen af ​​store mængder NAPQI og lever-GSH-depletering. NAPQI binder kovalent til makromolekyler, reagerer med svovlgrupper i leverproteiner og er ansvarlig for den histopatologiske hepatiske centrilobulære nekrose med periportal sparing. N-acetylcystein (NAC) er et rensemiddel for NAPQI. Inden for 24 timer efter en enkelt akut indtagelse bruges APAP-plasmakoncentrationer til at forudsige sandsynligheden for hepatotoksicitet og behovet for NAC-modgift. Normogrammet er dog ikke relevant for patienter, der viser sig senere end 24 timer efter indtagelse eller efter en kronisk indtagelse. Udvikling og validering af en tidlig og let tilgængelig markør for hepatotoksicitet vil især være nyttig i højere risiko og skrøbelige populationer for at forbedre diagnose og håndtering af APAP-induceret hepatotoksicitet. Faktisk har ikke-erkendte tilfælde af APAP-levertoksicitet en dårlig prognose, da modgiftsadministration ikke vil blive påbegyndt eller forsinket. APAP binder kovalent til protein som et resultat af en reaktion mellem NAPQI og cysteinrester for at producere APAP-CYS proteinaddukter. I APAP-relateret ALF blev topkoncentrationer af APAP-CYS-addukter vist at korrelere med maksimale aminotransferasekoncentrationer og detekteret op til 12 dage efter indtagelse. Hos 157 unge og børn med APAP-overdosis korrelerede peak-APAP-CYS-addukter med peak-levertransaminaser, tid til behandling med NAC og risikobestemmelse ved hjælp af normogrammet. Det er også blevet påvist, at APAP-CYS-koncentrationer varierede alt efter eksponeringsgraden, og APAP-CYS er specifik for APAP-eksponeringer. Der blev imidlertid ikke udført direkte påvisning af APAP-CYS på fuldlængdeproteiner eller lange polypeptider. Detektion blev udført efter fordøjelse med en ikke-specifik endopeptidase. Således er den nøjagtige adduktposition og identiteten af ​​modificerede proteiner ukendt.

Bindingen af ​​kemiske stoffer på hæmoglobin og plasmaalbumin er et velkendt fænomen, og de fleste kemikalier, der virker via reaktive metabolitter, danner sådanne addukter. Hæmoglobin- og albuminaddukter er let tilgængelige fra en blodprøve og har en veldefineret levetid på grund af manglende reparation. For nylig blev direkte proteinanalyseprotokoller baseret på LC-MS/MS-analyse af intakte globinkæder eller peptider beskrevet til analyse af hæmoglobin- og albuminaddukter. Den kliniske anvendelighed af APAP-CYS modificeret albumin og hæmoglobin som biomarkører for APAP hepatotoksicitet vil blive evalueret og sammenlignet med serumniveauet af transaminaser, APAP, APAP-CYS og metabolitter.

Mikrovesikler (MV'er) er gradvist dukket op som potentielle frugtbare biomarkørholdere. MV'er er cirkulerende vesikler frigivet fra næsten alle celletyper og er sammensat af et stort udvalg af biomolekyler såsom messenger-RNA'er, mikro-RNA'er, proteiner og lipider. Interessant nok er deres sammensætning relateret til deres oprindelige celle, væv eller organ og er påvirket af stimulering og mikro-miljøændringer af donorcellen. Dette giver dem "signaturer" af en fysiologisk tilstand. MV'er frigives hurtigt i blodet efter en stimuli eller en tilstandsændring og er således potentielle tidlige indikatorer for en fysiologisk tilstand, der indeholder værdifuld information til overvågning af patologier. Specifikke molekyler frigivet direkte i blodet via MV'er fra hepatocytter, kunne indeholde interessante biomarkørkandidater til at forbedre patientbehandlingshåndteringen efter APAP-forgiftning. Kvantitative proteomiske strategier vil blive brugt til at isolere nye proteinbiomarkører for APAP-induceret hepatotoksicitet fra MV'er. Alternativt har cirkulerende mikro-RNA'er vist sig at være kraftige potentielle biomarkører for en række sygdomme, herunder hepatotoksicitet efter APAP-overdoser. Mikro-RNA'er er små ~22 nt lange ikke-kodende regulatoriske molekyler, der påvirker ekspressionsniveauerne af hundredvis af gener, der er stabile i cirkulerende væsker. I tilfælde af APAP-overdoser har adskillige undersøgelser vist, at den plasmatiske koncentration af den leverspecifikke miR122 korrelerer og endda en smule forud for stigningen i blodniveauer af de klassiske hepatotoksicitetsmarkører. Transkriptomisk screening fra plasma og MV'er vil blive brugt til at identificere potentielle nye miRNA-kandidater for APAP-induceret levertoksicitet.

Påvisning af nye biomarkører kan være en kedelig proces, der kan lettes ved at bruge ekstreme prøver som filtre til at identificere de mest relevante kandidater, hvad enten det er på protein- eller nukleinsyreniveau. I forbindelse med denne undersøgelse vil ekstreme prøver blive leveret af 6 patienter, der ankommer til hospitalet efter indtagelse af en APAP-overdosis.

Genetisk markør for modtagelighed Genpolymorfismer i lægemiddelmetaboliserende enzymer (DME) og transportører involveret i farmakokinetikken af ​​APAP kan bruges som biomarkører for modtagelighed for APAP levertoksicitet. De vigtigste eliminationsveje for APAP er fase II DME'er UDP-glucuronosyltransferaser (UGT) og sulfotransferaser (SULT). Tre UGT isoformer ser ud til at være involveret i APAP glucuronokonjugation og op til 15x variabilitet i APAP glucuronokonjugation er blevet påvist. UGT1A1*28 og *6 er forbundet med reduceret enzymatisk aktivitet og øget irinotecan-toksicitet. Hos dyr havde UGT-mangelfulde Gunn-rotter en øget modtagelighed for APAP sammenlignet med kontroller. Gilberts syndrom er en arvelig hyperbilirubinæmi på grund af UGT1A1*28, der fører til en 40 % reduktion af enzymatisk aktivitet, reduceret APAP-glukuronidering og øget produktion af aktive metabolitter. Sulfatisering af APAP katalyseres i mennesker af SULT-isoformer, der kan have op til 50x forskel i aktivitet. Imidlertid er virkningen af ​​SULT-polymorfismer på APAP-toksicitet ukendt. Bioaktivering af APAP til NAPQI medieres af CYP-familien, hvor CYP2E1 og 2D6 fremstår som de mest relevante isoformer. Begge er meget polymorfe og kan gennemgå genduplikation. Cyp2e1knockout-mus er mindre følsomme over for APAP-hepatotoksiske effekter end vildtypedyr. . Hos mennesker er virkningen af ​​CYP2D6 og 2E1 polymorfismer på APAP toksicitet ukendt. NAPQI afgiftes af GSTP1 i leveren, for hvilke to almindelige enkeltnukleotidpolymorfier (SNP'er) er blevet beskrevet, hvoraf den ene reducerer enzymatisk aktivitet. Endelig er opregulering af effluxtransportører blevet beskrevet efter toksisk APAP-indtagelse. Dette projekt har til formål at karakterisere in vitro de metaboliske veje involveret i APAP-metabolisme og reaktiv metabolitdannelse, samt deres indvirkning på metabolitterproduktionen.