Wirkung von OAT3 auf die renale Sekretion von Cefotaxim

Traditionell begannen klinische pharmakogenetische Studien mit der Identifizierung eines bekannten Phänotyps (z. B. einer abweichenden Reaktion auf ein Medikament), gefolgt von der Isolierung der für diesen Phänotyp verantwortlichen Proteinvariante und des Gens. Da die Sequenz der meisten menschlichen Gene bekannt ist, ist es möglich, pharmakogenetische Studien in umgekehrter Weise durchzuführen (d. h. Genotyp zu Phänotyp). Patienten mit einer bekannten Variante eines Gens können auf ihre Reaktion auf bestimmte Medikamente untersucht werden, was dazu beitragen kann, die Bedeutung dieses Gens für die Arzneimittelreaktion aufzuklären. In der vorgeschlagenen Studie planen wir, eine Genotyp-zu-Phänotyp-Strategie zu verwenden, um die Rolle von OAT3 und verwandten Varianten beim Ansprechen auf Medikamente zu untersuchen.

Die renale Elimination anionischer Arzneimittel erfolgt durch Filtration und aktive Sekretion. Zur Sekretion wird das Medikament aus dem Blut durch die basolaterale Membran in die Nierentubuluszelle transportiert. Dieser Transport erfolgt sowohl gegen einen Konzentrations- als auch einen elektrochemischen Gradienten und muss daher durch organische Anionentransporter (OATs) vermittelt werden. Bis heute wurden sechs menschliche OATs identifiziert, OAT 1-5 und OAT7. OAT1 und OAT3 sind die dominanten OATs, die auf der basolateralen Seite der proximalen Tubuluszellen der Niere gefunden werden, und stehen daher im Verdacht, eine bedeutende Rolle bei der renalen Elimination anionischer Arzneimittel zu spielen [3, 4].

Die aktive renale tubuläre Sekretion der meisten Beta-Lactam-Antibiotika, einschließlich Cephalosporine, ist seit langem bekannt, wobei OAT wahrscheinlich eine wichtige Rolle spielen, obwohl die relative Rolle der einzelnen unklar ist [5]. In-vivo-Studien haben gezeigt, dass das Cephalosporin Cefotaxim eine zehnmal höhere Affinität zu OAT3 als zu OAT1 hat [6]. Daher ist zu erwarten, dass Patienten mit OAT3-Varianten eine veränderte renale Sekretion von Cefotaxim aufweisen.

Cefotaxim ist ein übliches Cephalosporin, das zur Behandlung von bakteriellen Infektionen verwendet wird. Bei einer Dosierung von bis zu 1-2 mg alle 6-8 Stunden hat es sich bei Patienten mit normaler Nierenfunktion als sicher erwiesen. Cefotaxim wird intravenös verabreicht und zu Desacetylcefotaxim (DACM) metabolisiert, das seine antibakterielle Aktivität behält. DACM wird weiter zu zwei inaktiven Metaboliten M2 und M3 metabolisiert; Alle vier Formen von Cefotaxim werden renal eliminiert, wobei die aktive Sekretion einen signifikanten Prozentsatz der Gesamtclearance ausmacht (44 % für Cefotaxim, 64 % für DACM) [7]. Die Halbwertszeit von Cefotaxim und DACM beträgt 1 bzw. 1,5 Stunden. Es ist zu erwarten, dass Patienten mit schlecht funktionierendem OAT3 und verwandten Varianten eine verringerte tubuläre Sekretion von Cefotaxim und seinen Metaboliten aufweisen und zu höheren oder verlängerten Blutspiegeln führen. Da solche Varianten die Menge an Cefotaxim verringern können, die in die tubulären Zellen gelangt, können sie auch mit einer verringerten Inzidenz von Cephalosporin-induzierter Nephrotoxizität in Verbindung gebracht werden.

Die PMT-Gruppe verfügt über eine Sammlung von 500 DNA-Proben von jungen, gesunden Erwachsenen aus vier großen ethnischen Gruppen (jeweils 125 von Kaukasiern, Afroamerikanern, Mexikanern und Chinesen). Diese Sammlung (The Pharmacogenetics of Membrane Transporters) wird als „SOPHIE“ (Study of Pharmacogenetics in Ethnically-diversed Populations) bezeichnet und umfasst nur Freiwillige, die zugestimmt haben, zur Prüfung einer Aufnahme in zukünftige Studien zurückgerufen zu werden.

In neueren Studien identifizierten wir neun nicht-synonyme OAT3-Varianten unter Probanden, die an der SOPHIE-Studie teilnahmen. Wir klonierten und führten jede Variante in ein heterologes Expressionssystem ein und testeten die codierten Transporter auf ihre Fähigkeit, Östronsulfat (ein dokumentiertes Substrat für OAT3) zu transportieren. Es wurden vier Varianten identifiziert, die zu einem vollständigen Funktionsverlust führten: F129L (bei einem hispanischen Probanden), R149S (bei einem kaukasischen und einem afroamerikanischen Probanden), Q239stop (bei demselben afroamerikanischen Probanden) und R277W (bei einem asiatischen Probanden). ). Bei der Person mit zwei nicht-funktionalen Varianten ist nicht bekannt, ob die Varianten auf demselben Chromosom vorkommen oder ob die Varianten auf unterschiedlichen Chromosomen liegen. Letzteres würde das Subjekt möglicherweise vollständig OAT3-defizient machen. Eine weitere Variante (I305F), die eine reduzierte Transportfähigkeit für einige, aber nicht alle OAT3-Substrate zeigte, wurde bei drei asiatischen und einem hispanischen Probanden identifiziert. Eine Variante (A310V), die einen erhöhten Östronsulfattransport im Vergleich zum gemeinsamen Allel zeigte, wurde bei einem einzigen kaukasischen Probanden identifiziert.

Diese Studie befasst sich mit der folgenden Frage: Weisen Personen, die eine veränderte Funktion in OAT3 und verwandten Varianten tragen, Unterschiede in der Pharmakokinetik von Cefotaxim im Vergleich zu Personen auf, die das gemeinsame Allel tragen?