APAP Hepatotoksyczność po dawkach terapeutycznych

Paracetamol (acetaminofen, APAP) to wszechobecny środek przeciwbólowy i przeciwgorączkowy dostępny na całym świecie w wielu lekach dostępnych bez recepty i na receptę. W dawkach większych niż terapeutyczne APAP jest dobrze opisanym środkiem hepatotoksycznym i stanowi poważny problem zdrowia publicznego, ponieważ szacuje się, że 30 000 hospitalizacji jest związanych z uszkodzeniem wątroby wywołanym lekami APAP (DILI) każdego roku w USA. APAP jest rzeczywiście najczęstszą przyczyną ostrej niewydolności wątroby (ALF) w Stanach Zjednoczonych i Europie, z szacowaną ogólną śmiertelnością na poziomie 28%. Przedawkowanie połowy APAP jest niezamierzone i udokumentowano słabą zdolność pacjentów do identyfikacji produktów zawierających APAP. W szpitalach 1% wszystkich recept na leki zawierało przedawkowanie APAP, co podkreśla potrzebę zwiększenia świadomości na temat niezamierzonego przedawkowania APAP.

Przy zalecanej dawce terapeutycznej 4 g/d APAP jest zwykle uważany za bezpieczny. Wykazano jednak związek między dawkowaniem terapeutycznym APAP a zwiększeniem aktywności aminotransferazy alaninowej (AlAT). Rzeczywiście, do 1/3 zdrowych ochotników leczonych terapeutycznymi dawkami APAP doświadczyło 3-krotnego wzrostu ALT (do 14x) po 3 dniach leczenia przez maksymalnie 11 dni. Wyniki te zostały potwierdzone u osób niepijących. Wielonarodowe badanie populacyjne SALT wykazało 81 przypadków ALF (49 we Francji) prowadzących do przeszczepu po narażeniu na APAP bez przedawkowania w 3-letniej obserwacji, a APAP bez przedawkowania wiązało się z 2x wyższym odsetkiem ALF niż NLPZ. W Stanach Zjednoczonych zgłoszono 17% ALF wywołanych przez APAP w okresie 41 miesięcy przy dawce APAP mniejszej niż 4 g/dobę.

Niedożywienie jako czynnik ryzyka Niektórzy autorzy sugerowali, że terapeutyczne dawki APAP mogą być hepatotoksyczne w przypadku niedożywienia i niskiej masy ciała, a także przewlekłego spożywania alkoholu i leków indukujących cytochromy P450 (CYP). Ponieważ glutation (GSH) jest syntetyzowany z 3 aminokwasów (aa) (Cys, Glu i Gly), niedobór białka lub aminokwasów może skutkować wyczerpaniem GSH. U szczurów głodzenie wiązało się ze zwiększoną hepatotoksycznością APAP w wyniku spadku stężenia GSH w wątrobie, a 16-godzinny okres głodzenia był wystarczający do wyczerpania zapasów GSH. Wykazano, że poziomy GSH są obniżone u kobiet z anoreksją w porównaniu z grupą kontrolną i zaobserwowano dodatnią korelację między poziomami GSH a BMI. Niewielkie badanie retrospektywne (n=10) wykazało, że ciężka hepatotoksyczność po umiarkowanej dawce APAP (4 do 10 g/dobę) była poprzedzona w 80% przypadków niedożywieniem. Opublikowano kilka opisów przypadków ciężkiej hepatotoksyczności (niektóre śmiertelne) po terapeutycznych dawkach APAP u niedożywionych dorosłych. W populacji pediatrycznej przypadki ALF zgłaszano po terapeutycznych dawkach APAP po infekcji wirusowej i niskim stanie odżywienia. Jednak żadne dobrze przeprowadzone badanie nie miało na celu prospektywnej oceny wpływu niedożywienia na toksyczność terapeutycznych dawek APAP.

Eksperci FDA zwrócili uwagę, że APAP jest często stosowany u pacjentów z wyniszczeniem. Kacheksja to złożony zespół charakteryzujący się kilkoma zaburzeniami homeostatycznymi, w tym postępującą mimowolną utratą masy ciała, której towarzyszy wyniszczenie, wczesne uczucie sytości, osłabienie i anoreksja. Z kacheksją wiąże się szerokie spektrum chorób klinicznych. Występowanie niedożywienia zaobserwowano u 20-29% hospitalizowanych pacjentów w Europie i 33% na oddziałach chirurgicznych. Pickeringa i in. wykazali, że metabolizm APAP przesuwa się w kierunku toksycznych szlaków oksydacyjnych po dużej operacji aorty, co sugeruje, że ci pacjenci mogą być szczególnie podatni. Dane dotyczące spożycia leków wskazują również, że wykorzystanie APAP jest wysokie w warunkach pooperacyjnych. British National Formulary zalecił maksymalną dawkę 60 mg/kg IV APAP do stosowania u dorosłych o wadze poniżej 50 kg i 3 g/dzień IV w przypadku chronicznego niedożywienia lub odwodnienia. Co zaskakujące, nie ma takich zaleceń dla doustnego APAP, który jest powszechnie przepisywany niezależnie od stanu odżywienia. Jest prawdopodobne, że przypadki uszkodzenia wątroby wtórne do normalnej zalecanej dawki są niedostatecznie reprezentowane, ponieważ dawka nie jest postrzegana jako nadmierna i nie jest jako taka opisana w międzynarodowych wytycznych dotyczących leczenia bólu. Biorąc pod uwagę powszechne stosowanie APAP i rozpowszechnienie niedożywienia na oddziałach chirurgicznych, kluczowe znaczenie kliniczne ma wyjaśnienie, czy niedożywienie predysponuje do hepatotoksyczności indukowanej przez APAP przy zalecanej dawce 4 g/dobę.

Biomarker hepatotoksyczności APAP:

APAP jest metabolizowany przez glukuronidację (55%) i siarczanowanie (40%). Metabolity APAP są wydalane z wątroby przez białka związane z opornością wielolekową (36-38). APAP jest utleniany (5%) przez cytochromy P450 (CYP) 2E1, 3A i 1A2 do wysoce reaktywnego N-acetylo-p-benzochinonu (NAPQI), elektrofilowego i cytotoksycznego metabolitu odpowiedzialnego za wątrobową toksyczność APAP.

W dawce terapeutycznej APAP jest zwykle szybko detoksykowany przez sprzęganie z GSH, usuwany z wątroby i wydalany z moczem. Slattery i in. wykazali, że niedobór GSH rozpoczyna się w zakresie 0,5-3 g APAP. Po nadmiernym spożyciu APAP zarówno szlaki sulfonowania, jak i glukuronidacji ulegają nasyceniu na korzyść szlaku utleniania. Powoduje to powstawanie dużych ilości NAPQI i wyczerpanie GSH w wątrobie. NAPQI wiąże się kowalencyjnie z makrocząsteczkami, reagując z grupami siarkowymi w białkach wątrobowych i jest odpowiedzialna za histopatologiczną martwicę centralnozrazikową wątroby z oszczędzeniem okołowrotnym. N-acetylocysteina (NAC) jest zmiataczem NAPQI. W ciągu 24 godzin od pojedynczego ostrego spożycia stężenia APAP w osoczu są wykorzystywane do przewidywania prawdopodobieństwa wystąpienia hepatotoksyczności i konieczności podania antidotum NAC. Jednak normogram nie dotyczy pacjentów zgłaszających się później niż 24 godziny po spożyciu lub po przewlekłym spożyciu. Opracowanie i walidacja wczesnego i łatwo dostępnego markera hepatotoksyczności byłaby szczególnie przydatna w populacjach wysokiego ryzyka i delikatnych, aby poprawić diagnostykę i leczenie hepatotoksyczności wywołanej przez APAP. Rzeczywiście, nierozpoznane przypadki hepatotoksyczności APAP wiążą się ze złymi rokowaniami, ponieważ podanie antidotum nie zostanie wprowadzone ani opóźnione. APAP wiąże się kowalencyjnie z białkiem w wyniku reakcji między NAPQI i resztami cysteiny, tworząc addukty białkowe APAP-CYS. W przypadku ALF związanego z APAP wykazano, że maksymalne stężenia adduktów APAP-CYS korelują z maksymalnymi stężeniami aminotransferaz i są wykrywane do 12 dni po spożyciu. U 157 nastolatków i dzieci z przedawkowaniem APAP szczytowe addukty APAP-CYS korelowały z szczytową aktywnością aminotransferaz wątrobowych, czasem do rozpoczęcia leczenia NAC i określeniem ryzyka za pomocą normogramu. Wykazano również, że stężenia APAP-CYS zmieniały się w zależności od stopnia ekspozycji, a APAP-CYS jest specyficzny dla ekspozycji APAP. Jednak nie przeprowadzono bezpośredniego wykrywania APAP-CYS na białkach pełnej długości lub długich polipeptydach. Detekcję przeprowadzono po trawieniu niespecyficzną endopeptydazą. Zatem dokładna pozycja adduktu i tożsamość zmodyfikowanych białek jest nieznana.

Wiązanie substancji chemicznych na hemoglobinie i albuminach osocza jest dobrze znanym zjawiskiem i większość związków chemicznych działających poprzez reaktywne metabolity tworzy takie addukty. Addukty hemoglobiny i albuminy są łatwo dostępne z próbki krwi i mają dobrze określoną długość życia ze względu na brak naprawy. Ostatnio opisano protokoły bezpośredniej analizy białek oparte na analizie LC-MS/MS nienaruszonych łańcuchów globiny lub peptydów do analizy adduktów hemoglobiny i albumin. Kliniczna przydatność zmodyfikowanej APAP-CYS albuminy i hemoglobiny jako biomarkerów hepatotoksyczności APAP zostanie oceniona i porównana z poziomem transaminaz, APAP, APAP-CYS i metabolitów w surowicy.

Mikropęcherzyki (MV) stopniowo stawały się potencjalnymi owocnymi posiadaczami biomarkerów. MV to krążące pęcherzyki uwalniane z prawie wszystkich typów komórek i składają się z ogromnej różnorodności biomolekuł, takich jak informacyjne RNA, mikro RNA, białka i lipidy. Co ciekawe, ich skład jest powiązany z pierwotną komórką, tkanką lub narządem i wpływa na niego stymulacja i zmiany mikrośrodowiska komórki dawcy. Daje im to „sygnatury” stanu fizjologicznego. MV są szybko uwalniane do krwi po bodźcu lub zmianie stanu i dlatego są potencjalnymi wczesnymi wskaźnikami stanu fizjologicznego, zawierającymi cenne informacje do monitorowania patologii. Specyficzne cząsteczki uwalniane bezpośrednio do krwi przez MV z hepatocytów mogą zawierać interesujących kandydatów na biomarkery, aby usprawnić leczenie pacjentów po zatruciu APAP. Ilościowe strategie proteomiczne zostaną wykorzystane do wyizolowania nowych biomarkerów białkowych dla hepatotoksyczności indukowanej przez APAP z MV. Alternatywnie, wykazano, że krążące mikro-RNA są potężnymi potencjalnymi biomarkerami różnych chorób, w tym hepatotoksyczności po przedawkowaniu APAP. Mikro-RNA to małe, niekodujące cząsteczki regulatorowe o długości około 22 nt, które wpływają na poziomy ekspresji setek genów, które są stabilne w krążących płynach. W przypadkach przedawkowania APAP kilka badań wykazało, że stężenie w osoczu specyficznego dla wątroby miR122 koreluje, a nawet nieznacznie wyprzedza wzrost poziomów we krwi klasycznych markerów hepatotoksyczności. Transkryptomiczne badanie przesiewowe z osocza i MV zostanie wykorzystane do zidentyfikowania potencjalnych nowych kandydatów na miRNA pod kątem toksyczności wątroby indukowanej przez APAP.

Wykrywanie nowych biomarkerów może być żmudnym procesem, który można ułatwić, używając ekstremalnych próbek jako filtrów do identyfikacji najbardziej odpowiednich kandydatów na poziomie białka lub kwasu nukleinowego. W kontekście tego badania, ekstremalne próbki zostaną dostarczone przez 6 pacjentów przybywających do szpitala po przedawkowaniu APAP.

Genetyczny marker wrażliwości Polimorfizm genów enzymów metabolizujących leki (DME) i transporterów biorących udział w farmakokinetyce APAP może być wykorzystany jako biomarker wrażliwości na wątrobową toksyczność APAP. Głównymi drogami eliminacji APAP są DME fazy II: UDP-glukuronozylotransferazy (UGT) i sulfotransferazy (SULT). Wydaje się, że trzy izoformy UGT biorą udział w koniugacji glukurono-APAP i wykazano nawet 15-krotną zmienność koniugacji glukurono-APAP. UGT1A1*28 i *6 są związane ze zmniejszoną aktywnością enzymatyczną i zwiększoną toksycznością irynotekanu. U zwierząt szczury Gunn z niedoborem UGT miały zwiększoną podatność na APAP w porównaniu z grupą kontrolną. Zespół Gilberta to dziedziczna hiperbilirubinemia wywołana przez UGT1A1*28 prowadząca do 40% zmniejszenia aktywności enzymatycznej, zmniejszonej glukuronidacji APAP i zwiększonej produkcji aktywnych metabolitów. Siarczanowanie APAP jest katalizowane u ludzi przez izoformy SULT, które mogą mieć nawet 50-krotną różnicę w aktywności. Jednak wpływ polimorfizmów SULT na toksyczność APAP jest nieznany. W bioaktywacji APAP do NAPQI pośredniczy rodzina CYP, przy czym CYP2E1 i 2D6 pojawiają się jako najbardziej istotne izoformy. Oba są wysoce polimorficzne i mogą ulegać duplikacji genów. Myszy z nokautem Cyp2e1 są mniej wrażliwe na działanie hepatotoksyczne APAP niż zwierzęta typu dzikiego. . U ludzi wpływ polimorfizmów CYP2D6 i 2E1 na toksyczność APAP jest nieznany. NAPQI jest detoksykowana przez GSTP1 w wątrobie, dla której opisano dwa powszechne polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNP), z których jeden zmniejsza aktywność enzymatyczną. Wreszcie, po spożyciu toksycznego APAP opisano regulację w górę transporterów wypływowych. Projekt ten będzie miał na celu scharakteryzowanie in vitro szlaków metabolicznych zaangażowanych w metabolizm APAP i tworzenie reaktywnych metabolitów, a także ich wpływ na produkcję metabolitów.