UKMUniversitätsklinikumMünsterTherapeutisches
Drug Monitoring
Toxikologie
Dr. rer. nat. Claus LangerInstitut für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Warum werden im Labor bestimmte Medikamente/exogene Substanzen
gemessen?
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Bekannte Medikamente
Unbekannte Medikamente/
exogene Substanzen
• Bestimmung von Medikamentenspiegeln(Therapeutisches DrugMonitoring (TDM ))
• Kompliance des Patienten
• Hirntoddiagnostik
• Eingrenzung der Substanzklasse
• Identifikation unbekannterMedikamente/Substanzen (Noxen)
• ggfs. Quantifizierung der Noxen
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) wird eingesetzt zur Therapiekontrolle bei
• Arzneimitteln mit geringer therapeutischer Breite, bei denen eine Über-/Unterdosierung schwerwiegende Konsequenzen hat
• Arzneimitteln, deren Dosierung nicht am biologischen Effekt meßbar ist.
• Nicht-linearen oder deutlichen inter- und intraindividuellenUnterschieden in der Pharmakokinetik
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Voraussetzungen zur Durchführung von Therapeutischem Drug Monitoring (TDM)
• Die Plasmakonzentration des zu messenden Medikamentsmuß mit die Konzentration am Wirkort (Rezeptor) imGleichgewicht stehen (nach initialer Gabe oder Änderungder Dosierung muß die Einstellung eines Gleichgewichtesabgewartet werden!!!!)
• Verwendung einer zuverlässigen Bestimmungsmethode
• Die Überwachung des Medikamentenspiegels mußmedizinisch sinnvoll sein
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Substanzen, die durch Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) erfasst werden
• Analgetika • Antiarrhytmika• Antibiotika• Antidepressiva• Antiepileptika• Immunsuppressiva• Zytostatika
wichtig: Angabe von Applikationsart und Abnahmezeitintervall
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
TDM am Beispiel Immunsuppressiva
Zur Vermeidung von Abstossungsreaktionen nach Organtrans-plantationen werden Immunsuppressiva eingesetzt, die die körpereigene Immunabwehr unterdrücken bzw. abschwächen
Zur Therapie werden eingesetzt• Cyclosporin A• Tacrolimus (FK506)• Mycophenolsäure (MPA/MMF)• Rapamycin
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
O
O OH
CH3
OCH3
ON
O O
Mycophenolat Mofetil
Cyclosporin A
Rapamycin
Tacrolimus
Zur Therapie eingesetzte Immunsuppressiva:
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Transplantierte Organe am UKM im Jahr 2000:
Organ Zahl Ursache für Transplantation
Leber
Herz
Niere
200
Nierenversagen
Zirrhose, Krebs, biliäre Atresie
Knochenmark
Lunge oderHerz/Lunge
120
5
Terminales Herzversagen
20
Pulmonale Hypertension,cystische Fibrose
35
Hornhaut
40
Leukämie
Dystrophie, Keratitis
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
CsA Tacrolimus MMF Rapamycin0
100
200
300
400
500
600
700
Anal
ysen
pro
Mon
at
Analysenzahlen Immunsuppressiva UKM
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Makrophage
B-Vorläuferzelle
Plasmazelle
zytotoxischeT-Vorläuferzelle
IL-2zytotoxischerT-Lymphozyt
Hemmung durch CsA + FK506
T-Helferzelle
MPA hemmt die Proliferationdurch Inhibition der Inosinmono-
Phosphat-Dehydrogenase(Hemmung der DNA-Synthese)
Wirkmechanismus Immunsuppresiva
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Nebenwirkungen Immunsuppressiva
Substanz Nebenwirkungen
Cyclosporin ANephrotoxizitätHypertonieNeurotoxizität
Tacrolimus (FK 506)NephrotoxizitätHypertonieNeurotoxizität
Mycophenolat-Mofetil
Gastrointestinale ToxizitätLeukopenien
RapamycinLeukopenienThrombozytopenienHyperlipidämie
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Nebenwirkungen Immunsuppressiva
Hypertrichosis
Gingivitishypertrophicans
Tremor
GastrointestinaleBeschwerden
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Therapeutische Spiegel Immunsuppressiva:
Cyclosporin A
Substanz Transplantat Initialtherapieµg/l
Erhaltungstherapieµg/l
LeberHerz
Niere
150 - 225225 - 300250 - 350
100 - 150100 - 150150 - 250
Tacrolimus (FK 506) LeberHerz
Niere
10 - 1510 - 1510 - 18
5 - 105 - 108 - 15
Mycophenolat-Mofetil Leber
Herz
Niere
2 - 42 - 42 - 4
aus : Oellerich et al. , Ther. Drug Monit. 1998
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Bestimmungsmethoden Immunsuppressiva
Immunologisch mit Immunoassays
Chromatographischper HPLC
• Verwendung von polyklonalenund monoklonalen Antikörpern
• Fluoreszenzsignal
+ schnelle Messung (hoher Probendurchsatz)
+ relativ preisgünstiges Verfahren+ tlw. bessere Nachweisempfindlich-
keit als HPLC
- tlw. Anfälligkeit für Störsubstanzen- Kreuzreaktivität von Metaboliten derWirksubstanz
+ präzisere Messung möglich(Referenzmethode)
+ geringe Anfälligkeit für Störsub-stanzen
+ Metaboliten werden differenziert undlassen sich quantifizieren
- aufwendigere Probenvorbereitung(höhere Kosten)
- geringerer Probendurchsatz
• Verwendung von Laufmittel und Chromatographiesäulen
• unterschiedliche Detektion möglich(UV-Detektion, Massenspektrometrie)
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HPLC als „Referenzmethode“
Immunoassay Prozentuale Abweichung zur HPLC
EMIT (Syva-Behring)
mRIA (Incstar)
mFPIA-AxSym (Abbott)
CEDIA (Roche Diagnostics)
mFPIA-TDx (Abbott)
8 - 31 %
22 - 30 %
32 - 47 %
21 - 34 %
30 - 55 %
Bestimmung von Cyclosporin A:
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Beispiel: ImmunsuppresivumCyclosporin A (CsA)
♦ Cyclisches Polypeptid mit 11 Aminosäuren♦ Isoliert 1976 (Tolypocladium inflatum gams)♦ für Arzneizwecke synthetisch hergestellt
♦ Tripeltherapie: CsA + Steroide + Azathioprin
♦ niedrige Bioverfügbarkeit
♦ mehr als 30 Metaboliten
♦ zahlreiche Arzneimittelwechselwirkungen
♦ Pharmakokinetik zeigt erhebliche intra- und
interindividuelle Unterschiede Cyclosporin A-Molekül(gebunden an Calcineurin)
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Bei Therapie mit Cyclosporin A sind zahlreicheArzneimittelwechselwirkungen zu beachten:
1. Wirkungsverstärkung durchCalcium-Antagonisten, orale Kontrazeptiva, Allopurinol, Grapefruitsaft, Doxicyclin, ......
2. Wirkungsabschwächung durchAntiepileptika, Barbiturate, Rifampicin
3. Wirkverstärkung vonDigoxin, Prednison, Lovastatin, Colchizin
4. Erhöhte Nephrotoxizität bei Einnahme vonAminoglycosiden, Tacrolimus, Colchizin, Trimethoprim
5. Gefahr einer Hyperkaliämie bei Einnahme vonKaliumsparenden Diuretika, kaliumreicher Kost
Generell: Vorsicht bei anderen hepatisch metabolisiertenArzneimitteln
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Konzentrationsverlauf CsA:
1 h 2 h 4 h
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60%
10%30%
ErythrozytenLeukozytenPlasma
Bestimmungen von Cyclosporin A (CsA) müssen mit Vollblut durchgeführt werden:
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Beispiel: CsA Chromatogramm (Blut, normal)
10 15 20 25 30 35 40 45 50C
sA
CsD
abso
rban
ce [2
05 n
m]
retention time [min]
„Modifiziertes“CsAals interner Standard
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Beispiel: CsA Chromatogramm(Blut, bei Akkumulation von toxischen Metaboliten)
10 15 20 25 30 35 40 45 50
AM
1A
AM
4n9
AM
1ac
AM
14N
AM
1c9
AM
19
CsD
CsA
abso
rban
ce [2
05nm
]
retention time [min]
NephrotoxischeMetaboliten Hepatotoxische
Metaboliten
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• Unmittelbares Eingreifen notwendig(lebenserhaltende Maßnahmen)
• Behandlung nach Symptomen• Toxikologische Untersuchungen
zeitkritisch
Vergiftung/Intoxikation
Akut Chronisch
• Ursache der Vergiftung klären-> Beseitigung der Ursache
• ggfs. Behandlung der Symptome
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Beispiele für Vergiftungen
Fall 1:
• Patientin mit Zuständen, die den Verdacht auf Panikattacken wecken
Erklärung:
• Patientin konnte Einnahme oraler Antidiabetikanachgewiesen werden
• Diagnose einer Hypoglykämie• u.a. Diagnostik zum Ausschluß eines Insulinoms
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Beispiele für Vergiftungen
Erklärung:• Patient räumt bei Konfrontation mit den auffälligen Laborbefunden
Einnahme von cumarinhaltigem Rattengift und größeren Mengen ASS ein
Fall 2:• Patient klagt über ausgedehnte subkutane Hämatome und starke Blutungsneigung
• umfangreiche Diagnostik wegen des Verdachts auf eine selteneGerinnungsstörung
• Suche ergebnislos
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Ätiologie von Vergiftungen
Sonstige3 %
Akzidentell79 %
Gewerblich10 %
Verwechslung1 %
SuizidaleHandlung
6 %
(Angaben Stand 1992/93)
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Ursachen von Vergiftungen im Haushalt:
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Häufigkeit von Vergiftungen in der Bevölkerung
(Angaben Stand 1992/93)
Erwachsene43 %Kleinkinder
46 %
Säugling4 %
Jugendliche2 %
Schulkinder4 %Keine Angaben
1 %
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Substanznachweis bei Intoxikationen
Problem: Analyt(en) sind in der Regel unbekannt !!
Stufenweises Vorgehen in der klinisch-toxikologischen Analytik:
• Screeningverfahren (Ausschluß fraglicher Gifte)• Gruppentests (Prüfung auf bestimmte vermutete Substanzklassen)• spezifischer Einzelsubstanznachweis• Quantifizierung des Giftes im geeigneten Untersuchungsmaterial)
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Substanznachweis bei Intoxikationen (Materialien)
Probenmaterial
Mageninhalt(Spezial-
untersuchung)
UrinSerum/Plasma
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Welche Untersuchungen stehen für eine klinisch-toxikologische Untersuchung zur Verfügung (I)?
• Schnelltests (Urin und Serum) (z.B. Drogen, Salicylate, Paraquat)• Immunoassays (Urin und Serum) (z.B. Barbiturate, Benzodiazepine, Trizyklische Antidepressiva, Opiate)
• HPLC mit UV-Detektion (2000 Substanzen und Metaboliten)• Gaschromatographie mit Massenspektrometrie
(Spektrenbibliothek mit 10000 Substanzen und Metaboliten)
1. Qualitative Tests (Screening-Untersuchungen)
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Drogenschnelltest im Urin:
Meßprinzip: AMIA(Ascend Multi-Immunoassay)
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Therapeutisches Drug Monitoring(TDM) / Toxikologie
Welche Untersuchungen stehen für eine klinisch-toxikologische Untersuchung zur Verfügung (II)?
• Immunoassays (Urin und Serum) (z.B. Carbamazepin, Paracetamol, Valproat, Salicylat, weitereArzneistoffe)
• HPLC mit UV-Detektion• Head-Space Gaschromatographie• Gaschromatographie mit Massenspektrometrie
(Spektrenbibliothek mit 10000 Substanzen und Metaboliten)
2. Quantitative Tests (bei identifizierten Substanzen)