APAP Hepatotoxicitet efter terapeutiska doser

Paracetamol (acetaminophen, APAP) är ett allmänt förekommande smärtstillande och febernedsättande medel tillgängligt över hela världen i många receptfria och receptbelagda läkemedel. Vid supraterapeutiska doser är APAP ett väl beskrivet hepatotoxiskt medel och ett betydande folkhälsoproblem eftersom 30 000 sjukhusvistelser uppskattas vara relaterade till APAP läkemedelsinducerad leverskada (DILI) varje år i USA. APAP är verkligen den vanligaste orsaken till akut leversvikt (ALF) i USA och Europa med en uppskattad total dödlighet på 28 %. Halva APAP-överdoser är oavsiktliga och patienters dåliga förmåga att identifiera produkter med APAP har dokumenterats. På sjukhusen har 1 % av alla läkemedelsförskrivningar innehållit ett överdoserat APAP-recept som lyfter fram behovet av ökad medvetenhet om oavsiktlig APAP-överdos.

Vid den rekommenderade terapeutiska dosen på 4g/dag anses APAP vanligtvis vara säkert. Samband mellan terapeutisk dosering av APAP och förhöjningar av alaninaminotransferas (ALT) har dock visats. Faktum är att upp till 1/3 friska frivilliga behandlade med terapeutiska doser av APAP upplevde 3x ALAT-höjning (upp till 14x) efter 3 dagars behandling i upp till 11 dagar. Dessa resultat bekräftades hos patienter som inte dricker. Den multinationella SALT-studien rapporterade 81 fall av ALF (49 i Frankrike) som ledde till transplantation efter exponering för APAP utan överdos i en 3-års uppföljning och icke-överdos APAP var associerat med en 2 gånger högre frekvens av ALF än NSAID. I USA rapporterades 17 % av APAP-inducerad ALF under en 41-månadersperiod med en APAP-dos som var lägre än 4 g/dag.

Undernäring som riskfaktor Vissa författare har föreslagit att terapeutiska doser av APAP kan vara hepatotoxiska i närvaro av undernäring och låg kroppsvikt samt kronisk alkoholkonsumtion och läkemedel som inducerar cytokrom P450 (CYP). Eftersom glutation (GSH) syntetiseras från 3 aminosyror (aa) (Cys, Glu och Gly), kan protein- eller aa-brist resultera i GSH-utarmning. Hos råttor var fasta associerad med ökad APAP-levertoxicitet som en konsekvens av lever-GSH-minskning, och en 16 timmars fasteperiod var tillräcklig för att tömma GSH-lagren. GSH-nivåer har visats vara reducerade hos anorektiska kvinnliga patienter jämfört med kontroller och en positiv korrelation mellan GSH-nivåer och BMI observerades. En liten retrospektiv studie (n=10) visade att allvarlig levertoxicitet efter måttlig APAP-dos (4 till 10 g/dag) i 80 % av fallen föregicks av undernäring. Flera fallrapporter av allvarlig levertoxicitet (vissa dödlig) efter terapeutiska APAP-doser hos undernärda vuxna har publicerats. I den pediatriska populationen rapporterades ALF-fall efter terapeutiska APAP-doser efter virusinfektion och lågt näringsstatus. Ingen väl genomförd studie har dock syftat till att prospektivt bedöma effekten av undernäring på toxiciteten för terapeutiska doser av APAP.

FDA-experter påpekade att APAP ofta används hos kakexipatienter. Kakexi är ett komplext syndrom som kännetecknas av flera homeostatiska störningar inklusive progressiv ofrivillig viktminskning, åtföljd av slöseri, tidig mättnad, svaghet och anorexi. Ett brett spektrum av kliniska sjukdomar är associerade med kakexi. Prevalensen av undernäring har observerats hos 20-29 % av sjukhuspatienterna i Europa och 33 % på kirurgiska avdelningar. Pickering et al. visade att APAP-metabolism skiftar mot de toxiska oxidativa vägarna efter större aortakirurgi, vilket tyder på att dessa patienter kan vara särskilt mottagliga. Läkemedelskonsumtionsdata indikerar också att APAP-användningen är hög i postoperativa inställningar. British National Formulary har rekommenderat en maximal dos på 60 mg/kg IV APAP för användning till vuxna vars vikt är mindre än 50 kg och 3 g/dag IV vid kronisk undernäring eller uttorkning. Överraskande nog finns ingen sådan rekommendation tillgänglig för oral APAP och som vanligtvis ordineras oberoende av näringsstatus. Det är troligt att fall av leverskador sekundärt till normal rekommenderad dos är underrepresenterade eftersom dosen inte uppfattas som överdriven och inte beskrivs som sådan i internationella riktlinjer för smärtbehandling. Med tanke på den utbredda användningen av APAP och förekomsten av undernäring på operationsavdelningar är det av avgörande klinisk betydelse att klargöra om undernäring predisponerar för APAP-inducerad levertoxicitet vid den rekommenderade dosen på 4 g/dag.

Biomarkör för APAP-levertoxicitet:

APAP metaboliseras genom glukuronidering (55 %) och sulfatisering (40 %). Metaboliterna av APAP utsöndras ur levern av multidrogresistensassocierade proteiner (36-38). APAP oxideras (5%) av cytokromerna P450 (CYP) 2E1, 3A och 1A2 till den mycket reaktiva N-acetyl-p-benso-kinonen (NAPQI), elektrofil och cytotoxisk metabolit, ansvarig för APAP-levertoxicitet.

Vid terapeutisk dos avgiftas APAP vanligtvis snabbt genom konjugering med GSH, rensas ut från levern och utsöndras i urinen. Slattery et al. har visat att GSH-utarmningen börjar inom intervallet 0,5-3 g APAP. Efter överdrivet APAP-intag blir både sulfonerings- och glukuronideringsvägarna mättade till förmån för oxidationsvägen. Detta resulterar i bildandet av stora mängder NAPQI och lever GSH utarmning. NAPQI binder kovalent till makromolekyler, reagerar med svavelgrupper i leverproteiner och är ansvarig för den histopatologiska hepatiska centrilobulära nekrosen med periportal sparande. N-acetylcystein (NAC) är en renhållare för NAPQI. Inom 24 timmar efter ett enstaka akut intag används APAP-plasmakoncentrationer för att förutsäga sannolikheten för hepatotoxicitet och behovet av NAC-motgift. Normogrammet är dock inte relevant för patienter som presenteras senare än 24 timmar efter intag eller efter ett kroniskt intag. Att utveckla och validera en tidig och lättillgänglig markör för levertoxicitet skulle vara särskilt användbar i högre risk och bräckliga populationer för att förbättra diagnos och hantering av APAP-inducerad hepatotoxicitet. Faktum är att okända fall av APAP-levertoxicitet har en dålig prognos eftersom administrering av motgift inte kommer att inledas eller försenas. APAP binder kovalent till protein som ett resultat av en reaktion mellan NAPQI och cysteinrester för att producera APAP-CYS-proteinaddukter. I APAP-relaterad ALF visades toppkoncentrationer av APAP-CYS-addukter korrelera med maximala aminotransferaskoncentrationer och detekterades upp till 12 dagar efter intag. Hos 157 ungdomar och barn med APAP-överdos korrelerade topp APAP-CYS-addukter med maximala levertransaminaser, tid till behandling med NAC och riskbestämning med normogrammet. Det har också visats att APAP-CYS-koncentrationerna varierade beroende på exponeringsgraden och APAP-CYS är specifik för APAP-exponeringar. Emellertid utfördes ingen direkt detektion av APAP-CYS på fullängdsproteiner eller långa polypeptider. Detektion utfördes efter digestion med ett ospecifikt endopeptidas. Således är den exakta adduktpositionen och identiteten för modifierade proteiner okänd.

Bindningen av kemiska ämnen på hemoglobin och plasmaalbumin är ett välkänt fenomen och de flesta kemikalier som verkar via reaktiva metaboliter bildar sådana addukter. Hemoglobin- och albuminaddukter är lättillgängliga från ett blodprov och har en väldefinierad livslängd på grund av frånvaron av reparation. Nyligen beskrevs direkta proteinanalysprotokoll som bygger på LC-MS/MS-analys av intakta globinkedjor eller peptider för analys av hemoglobin och albuminaddukter. Den kliniska användbarheten av APAP-CYS-modifierat albumin och hemoglobin som biomarkörer för APAP-hepatotoxicitet kommer att utvärderas och jämföras med serumnivån av transaminaser, APAP, APAP-CYS och metaboliter.

Mikrovesiklar (MV) har successivt dykt upp som potentiella fruktbara biomarkörinnehavare. MV är cirkulerande vesiklar som frigörs från nästan alla celltyper och är sammansatta av ett stort antal biomolekyler som budbärar-RNA, mikro-RNA, proteiner och lipider. Intressant nog är deras sammansättning relaterad till deras ursprungliga cell, vävnad eller organ, och påverkas av stimulering och mikromiljöförändringar av donatorcellen. Detta ger dem "signaturer" av ett fysiologiskt tillstånd. MV frigörs snabbt i blodet efter en stimuli eller en förändring av tillståndet och är således potentiella tidiga indikatorer på ett fysiologiskt tillstånd, som innehåller värdefull information för övervakning av patologier. Specifika molekyler som frisätts direkt i blodet via MV från hepatocyter kan innehålla intressanta biomarkörkandidater för att förbättra patientbehandlingshanteringen efter APAP-förgiftning. Kvantitativa proteomikstrategier kommer att användas för att isolera nya proteinbiomarkörer för APAP-inducerad hepatotoxicitet från MV. Alternativt har cirkulerande mikro-RNA visat sig vara kraftfulla potentiella biomarkörer för en mängd olika sjukdomar inklusive hepatotoxicitet efter APAP-överdoser. Mikro-RNA är små ~22 nt långa icke-kodande regulatoriska molekyler som påverkar uttrycksnivåerna för hundratals gener som är stabila i cirkulerande vätskor. I fall av APAP-överdoser har flera studier visat att plasmakoncentrationen av den leverspecifika miR122 korrelerar och till och med något föregår ökningen av blodnivåerna av de klassiska hepatotoxicitetsmarkörerna. Transkriptomisk screening från plasma och MV kommer att användas för att identifiera potentiella nya miRNA-kandidater för APAP-inducerad levertoxicitet.

Detektering av nya biomarkörer kan vara en omständlig process som kan underlättas genom att använda extrema prover som filter för att identifiera de mest relevanta kandidaterna oavsett om det är på protein- eller nukleinsyranivå. Inom ramen för denna studie kommer extrema prover att tillhandahållas av 6 patienter som anländer till sjukhus efter intag av en APAP-överdos.

Genetisk markör för känslighet Genpolymorfismer i läkemedelsmetaboliserande enzymer (DME) och transportörer involverade i farmakokinetiken för APAP kan användas som biomarkörer för känslighet för APAP-levertoxicitet. De huvudsakliga elimineringsvägarna för APAP är fas II DME UDP-glukuronosyltransferaser (UGT) och sulfotransferaser (SULT). Tre UGT-isoformer verkar vara involverade i APAP-glukuronokonjugering och upp till 15x variation i APAP-glukuronokonjugering har visats. UGT1A1*28 och *6 är associerade med minskad enzymatisk aktivitet och ökad irinotekantoxicitet. Hos djur hade Gunn-råttor med UGT-brist en ökad känslighet för APAP jämfört med kontroller. Gilberts syndrom är en ärftlig hyperbilirubinemi på grund av UGT1A1*28 som leder till en 40 % minskning av enzymatisk aktivitet, minskad APAP-glukuronidering och ökad produktion av aktiva metaboliter. Sulfatisering av APAP katalyseras hos människa av SULT-isoformer som kan ha upp till 50x skillnad i aktivitet. Effekten av SULT-polymorfismer på APAP-toxicitet är dock okänd. Bioaktivering av APAP till NAPQI förmedlas av CYP-familjen där CYP2E1 och 2D6 framstår som de mest relevanta isoformerna. Båda är mycket polymorfa och kan genomgå genduplicering. Cyp2e1knockout-möss är mindre känsliga för APAP-hepatotoxiska effekter än vildtypsdjur. . Hos människor är effekten av CYP2D6- och 2E1-polymorfismer på APAP-toxicitet okänd. NAPQI avgiftas av GSTP1 i levern för vilken två vanliga enkelnukleotidpolymorfier (SNPs) har beskrivits, en av dem minskar enzymaktiviteten. Slutligen har uppreglering av effluxtransportörer beskrivits efter toxisk APAP-intag. Detta projekt kommer att syfta till att karakterisera in vitro de metaboliska vägarna involverade i APAP-metabolism och reaktiv metabolitbildning, såväl som deras inverkan på metaboliterproduktionen.