Táplálkozási állapot eltérően megváltoztatja a citokróm P450 3A4 (CYP3A4) és az uridin 5′-difoszfo-glükuronoszil-transzferáz (UGT) által közvetített gyógyszercserét: A rövid távú éhomi és magas zsírtartalmú étrend hatása a midazolám anyagcseréjére

Absztrakt

Háttér és célkitűzések

Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a táplálkozási állapot megváltoztathatja a gyógyszer anyagcseréjét, ami a kezelés sikertelenségét vagy nem kívánt mellékhatásokat eredményezhet. Ez a tanulmány két táplálkozási körülmény, a rövid távú éhezés és a rövid távú magas zsírtartalmú étrend (HFD) hatását értékeli a citokróm P450 3A4 (CYP3A4) és az uridin 5′-difoszfosz-glükuronosziltranszferáz (UGT) által közvetített gyógyszer-anyagcserére. a midazolám és fő metabolitjainak farmakokinetikája.

Mód

Egy randomizált, kontrollált keresztezett vizsgálatban kilenc egészséges alany kapott intravénásan 0,015 mg/kg midazolám-ot: (1) egy éjszakán át tartó gyors (kontroll); (2) 36 óra böjt; és (3) egy éjszakai böjt 3 napos HFD után, amely 500 ml krémből áll, kiegészítve a szokásos étrendjükkel. A farmakokinetikai paramétereket egyidejűleg elemeztük nemlineáris vegyes hatású modellezéssel.

Eredmények

A rövid távú éhezés 12% -kal növelte a CYP3A4 által közvetített midazolam clearance-ét (o FormalPara kulcsfontosságú pontok

A böjt differenciálisan megváltoztatja a midazolám metabolizmusát azáltal, hogy fokozza a CYP3A4-mediált anyagcserét, de csökkenti az UGT-mediált anyagcserét.

A rövid távú HFD nem befolyásolta az I. fázis (CYP) vagy a II. Fázis (UGT) által közvetített midazolám metabolizmust.

Bevezetés

A betegek másképp reagálnak a gyógyszeres terápiára. Ennek oka gyakran a gyógyszer-anyagcsere különbségei, és eredményezheti a kezelés sikertelenségét, fokozott mellékhatásokat vagy akár toxicitást. A gyógyszer-anyagcsere ezen változékonyságához hozzájárulnak a genetikai, fiziológiai, farmakológiai, környezeti tényezők és táplálkozási állapotok, például az éhgyomorra vagy a magas zsírtartalmú étrendre (HFD) [1].

Az állatokon és embereken végzett korábbi vizsgálatok kimutatták, hogy a táplálkozási állapot megváltoztathatja a gyógyszer anyagcseréjét azáltal, hogy befolyásolja a citokróm P450 (CYP) enzim aktivitását [2,3,4,5,6,7]. Ezenkívül a táplálkozási állapot is befolyásolhatja az uridin-5′-difoszfo-glükuronozil-transzferáz (UGT) enzim aktivitását. Például az egér májának UGT-expressziója megnövekedett az elhízásban és az éhgyomri okozta steatosisban [8]. Nemrégiben bebizonyítottuk, hogy a rövid távú éhezés a CYP-enzim aktivitását nem egyenletes mintázatban modulálja a CYP1A2 szonda koffein és a CYP2D6 szonda metoprolol szisztémás clearance-ének növelésével és a S-warfarin, amely a CYP izoform CYP2C9 próbája [6, 9].

A HFD a CYP és az UGT enzimaktivitást is módosíthatja. Állatkísérletek feltárták a hiperkalorikus HFD differenciális hatásait a CYP és UGT enzimekre [8, 10,11,12]. Miyauchi és mtsai. nemrégiben mutattak különbségeket mind a CYP enzimek, mind az UGT enzimek fehérje expressziós szintjeiben kórosan elhízott személyeknél [13]. Ezenkívül kimutattuk, hogy az embereknél a rövid távú hiperkalórikus HFD növeli az orálisan beadott midazolám és az omeprazol expozícióját, amelyek a CYP3A4, illetve a CYP2C19 próbaszerkezetei [7].

A midazolám elsősorban (~ 95%) metabolizálódik a CYP3A4 által 1-OH-midazolammá, ami a gyógyszert a CYP3A4 izoform megfelelő próbájává teszi [14, 15]. Kisebb része 4-OH-midazolammá és 1,4-OH-midazolammá metabolizálódik, de mivel ezen metabolitok vizelettel kiválasztott százalékos aránya kevesebb, mint 4%, ezeket a midazolám eliminációs utakat nem tekintik szignifikánsnak [14, 15 ].

Az oxidatív hidroxilezés után az 1-OH-midazolám és a 4-OH-midazolám metabolitokat UGT (a gyógyszeres metabolizmus II. Fázisa) glükuronizálja a vizelettel történő kiválasztás lehetővé tétele érdekében [14]. Zhu és mtsai. azonosított egy O-kapcsolt és egy N-1-OH-midazolám kapcsolt glükuronid-konjugátuma, amelynek képződését különböző UGT izoformák katalizálják [16]. A O-a glükuronidot az UGT2B4/2B7 katalizálja, míg a N-a glükuronidot az UGT1A4 katalizálja [16]. Mivel a maximális belső clearance a O-glükuronidáció volt

9-szer magasabb, mint a N-glükuronidáció, a midazolám CYP3A4 által közvetített hidroxilezése 1-OH-midazolammá, majd UGT2B4/2B7 által közvetített glükuronidáció 1-OH-midazolammá-O-a glükuronid képviseli a midazolám metabolizmusának fő útját [16]. Az alapvegyület fő metabolitjaival, az 1-OH-midazolammal és az 1-OH-midazolammal végzett farmakokinetika tanulmányozásával.-O-a glükuronid, a midazolám nemcsak a CYP3A4 enzimaktivitás próbájaként szolgálhat, hanem az UGT (UGT1A4, UGT2B4/2B7) enzimaktivitás szempontjából is.

Korábbi, rövid távú éhezés és rövid távú HFD hatására végzett vizsgálataink során a midazolám szülővegyületre összpontosítottunk, és bebizonyítottuk, hogy a rövid távú éhezés nem befolyásolta a gyógyszer szisztémás clearance-ét vagy biohasznosulását [6, 9]. A korábban beszámolt vizsgálataink során alkalmazott validált analitikai módszer nem tartalmazta a midazolám metabolitjainak elemzését [17]. Jelen vizsgálatunkban egy másik validált folyadékkromatográfia – tandem tömegspektrometriás (LC – MS/MS) módszert alkalmaztunk nemcsak az alapvegyület midazolám, hanem fő metabolitjai, az 1-OH-midazolam, a 4-OH-midazolam és az 1 -OH-midazolam-O-glükuronid. Kiértékeltük a rövid távú HFD és a rövid távú éhezés hatását a CYP3A4 és UGT által közvetített metabolizmusra, intravénásan beadott midazolámot használva próbaként.

Tantárgyak és módszerek

Tárgyak

Kilenc egészséges férfi alany vett részt a vizsgálatban. Az alanyokat akkor vették fel, amikor (1) 18 éves vagy annál idősebbek voltak; (2) tapasztalt orvos által megállapított egészséges, normális vese- és májfunkcióval. A következő kizárási kritériumokat alkalmazták: (1) súlyos betegség az elmúlt 3 hónapban, (2) gyomor-bélrendszeri betegség, amely befolyásolhatja a gyógyszer felszívódását, (3) a következő laboratóriumi paraméterek kóros értékei: alanin-aminotranszferáz, alkalikus foszfatáz, aszpartát-aminotranszferáz, bilirubin, gamma-glutamil-transzferáz és kreatinin, (4) túlzott alkoholfogyasztás (> 3 alkoholtartalom naponta) vagy alkoholfogyasztás minden vizsgálati napot megelőzően legalább 2 napig, (5) bántalmazó szerek, (6) dohányosok (7) megerőltető testmozgás minden tanulmányi nap előtt legalább 3 nappal, napi 1 órát meghaladó testmozgásként meghatározva, (8) vényköteles vagy vény nélkül kapható gyógyszerek használata, (9) koffeintartalmú ételek vagy italok fogyasztása 1 nappal a vizsgálat előtt, és (10) grapefruit és grapefruit-tartalmú termékek vagy csillaggyümölcs fogyasztása minden tanulmányi nap előtt legalább 2 napig [6, 9].

Dizájnt tanulni

Nyílt, véletlenszerűen kiosztott keresztezett beavatkozási vizsgálatot végeztünk egészséges férfi alanyokban. Miután jóváhagyta a protokollt (2. módosítás, ABRnr: NL40834.018.12) az intézményi etikai felülvizsgálati testület részéről, ezt a vizsgálatot az Amszterdami Egyetem Akadémiai Orvosi Központjában (Hollandia) végezték el. Minden alany megalapozott beleegyezést adott a vizsgálatban való részvételhez. A tanulmány a Helsinki Nyilatkozatnak megfelelően készült.

Mindegyik alany intravénásan 0,015 mg/kg midazolamot (5 mg/ml, 1 ml ampulla, Roche Nederland BV, Woerden, Hollandia) kapott három alkalommal, 4 hét mosási periódusokkal: (1) egy éjszaka után. gyors (kontroll), (2) 36 órás éhezés után és (3) egynapos böjt után 3 napos magas kalóriatartalmú, magas zsírtartalmú étrend (HFD) után. Az alanyokat véletlenszerűen osztották be a beavatkozások sorrendjében. A midazolamot minden esetben 8:00 órakor adták be. Az alanyok előző este 22:00 órától böjtöltek, miközben részt vettek a kontroll beavatkozásban. Az éhomi beavatkozás során az alanyok 20: 00-tól böjtöltek, két estétől kezdve a midazolám beadása előtt. Ez 36 órás éhezést biztosított a midazolam beadásakor. A hiperkalórikus HFD az alany saját rendszeres étrendjéből állt, amelyet vacsora után 3 napig 500 ml tejszínnel (1715 kcal, 35% zsír) egészítettek ki. A krémet vacsora után egészítették ki annak biztosítására, hogy a nappali táplálékfelvételt ne befolyásolja.

Az étrend egységesítése érdekében az alanyok naplót vezettek, amely diétás utasításokat tartalmazott, és felkérték őket, hogy hasonló étkezéseket vegyenek be a három látogatás előtti 3 nap során. A beavatkozások során a tanulmányi protokoll betartását telefonhívások, szöveges üzenetek és e-mail kapcsolattartás is értékelte. Ezenkívül a következő biomarkereket mértük a kiinduláskor az éhomi protokoll betartásának ellenőrzésére: glükóz, β-hidroxi-butirát, szabad zsírsavak és acetoacetát [18]. Mivel a rövid távú HFD a máj steatosisának biokémiai tüneteit indukálja, a gamma-glutamil transzferázt (GGT) és az alkalikus foszfatázt (ALP) mértük a hiperkalórikus HFD biomarkereként [10, 19]. A szérum alkalikus foszfatáz szintje az elhízottaknál nőtt a nem elhízott alanyokhoz képest [20].

Mindhárom alkalomkor az alanyok délben szokásos folyékony ételt ettek (Nutridrink Compact; Nutricia, Zoetermeer, Hollandia). Az étkezést szabványosították, hogy megakadályozzák a kalória-bevitel különbségeit a beavatkozások között, hogy befolyásolják a midazolam farmakokinetikáját. 16:00 óra után az alanyoknak megengedett a szokásos étrendjük fogyasztása [6].

Midazolám és metabolitok vérmintavétele és bioanalízise

A farmakokinetikai paraméterek becsléséhez a vérmintákat adagolás előtt és 2., 11.5., 15., 29., 41.5., 60., 90., 135., 173., 180. és 195. percben, valamint 3.5., 4., 5., 7. és 9. percben vették fel. h a midazolám intravénás beadása után. A plazmát centrifugálással elválasztottuk, és az elemzésig -80 ° C-on tároltuk.

A vegyület farmakogenetikai elemzése CYP3A4 Polimorfizmusok

A genomi DNS-t teljes vérből izoláltuk egy teljes nukleinsav-extrakciós készlet alkalmazásával egy MagnaPure LC-n (Roche Diagnostics GmbH, Penzberg, Németország). A genotipizálást előre megtervezett DME Taqman alléldiszkriminációs vizsgálatokkal végeztük a Life Technologies Taqman 7500 rendszeren. Mindegyik vizsgálat két allélspecifikus kisebb horonykötő (MGB) próbából állt, amelyeket VIC és FAM fluoreszcens festékkel jelöltünk. A polimeráz láncreakciókat (PCR) 10 µl-es reakciótérfogatban hajtottuk végre, amely vizsgálatspecifikus primereket, allélspecifikus Taqman MGB-próbákat, Abgene Absolute QPCR Rox Mix-et és genomi DNS-t (20 ng) tartalmazott. A termikus profil 40 denaturálási ciklusból áll, 95 ° C-on 20 másodpercig, és hőkezeléssel 92 ° C-on 3 másodpercig, és 60 ° C-on 30 másodpercig. A genotípusokat az allélspecifikus fluoreszcencia mérésével értékeltük a 7500 v2.3 szoftverrel az alléldiszkriminációhoz (Applied Biosystems). A CYP3A4 esetében a következő egy nukleotid polimorfizmusokat (SNP) teszteltük: -392A> G (* 1B), g.20230G> A (* 1G), 664T> C (* 2), 1334T> C (* 3), 352A> G (* 4), 653G> C (* 5), 520G> C (* 10), 1117C> T (* 12), 566T> C (* 17), 878T> C (* 18) és g .15389C> T (* 22). A vizsgált SNP hiánya az alapértelmezett allél-hozzárendelést adta „* 1A”.

Farmakokinetikai elemzés

A farmakokinetikai adatokat a NONMEM nemlineáris vegyes hatású modellező szoftver segítségével elemeztük (7.2. Verzió, Icon Development Solutions, Hanover, MD, USA). A modellek vizualizálásához és értékeléséhez az R [64-es verzió 3.0 3.0 (The R Foundation for Statistical Computing)] és az Xpose 4. verziót használták [21]. A Pirana szoftvert interfészként használták a NONMEM, R és Xpose között [22].

Strukturális modell

A koncentráció adatait minden vegyületre log transzformáljuk; egy, két és három rekeszes modellt illesztettek az adatokhoz. A populációs modelleket lépésről lépésre építették. Az alapvegyület midazolám esetében a következő paramétereket számszerűsítettük: clearance (CL), rekeszek közötti hézagok (Q1 és Q2), valamint a központi (V1) és a perifériás részek (V2 és V3) eloszlási térfogata. A midazolám metabolitjainak számszerűsítették a látszólagos clearance-eket és az eloszlás térfogatát. Például az 1-OH-midazolám látszólagos clearance-ét CL1-OH-MDZ /f1-OH-MDZ, ahol a CL1-OH-MDZ az 1-OH-midazolám és f1-OH-MDZ képződött az 1-OH-midazolám frakciója. Az 1-OH-midazolám látszólagos clearance-e-O-a glükuronid a képződött 1-OH-midazolám frakciójától is függ, és CL1-OH-MDZ-Gluc/(f1-OH-MDZ-Gluc × f1-OH-MDZ), ahol a CL1-OH-MDZ-Gluc az 1-OH-midazolam clearance-ét jelenti-O-glükuronid és f1-OH-MDZ-Gluc az 1-OH-midazolám frakció, amely 1-OH-midazolammá metabolizálódik-O-glükuronid.

Valamennyi paraméter becsléséhez az egyének közötti és az egyénen belüli változékonyságot log-normális eloszlás feltételezésével és exponenciális hibamodell alkalmazásával értékeltük [6, 24]. A maradék variabilitást egy további hibamodellel becsültük meg.

Ezenkívül a plazma koncentráció-idő görbe (AUC) alatti területeket post hoc analízissel nyertük: Bayes-analízissel a populáció farmakokinetikai paraméterei és az egyes megfigyelt koncentrációk alapján egyéni farmakokinetikai paramétereket kaptunk. A midazolám-expozíció (AUCMDZ) az intravénásan beadott midazolam-adagtól (DoseMDZ) és annak clearance-étől (CLMDZ) függ, amint azt az Eq. 1:

A midazolám metabolitjainak [AUC (m)] a képződött metabolit frakciójától függ (f(m), a beadott midazolám adag (DoseMDZ) és a metabolit teljes clearance-e (CL (m)) a következő egyenletek alapján: