Padberg, Jan: Simultane Bestimmung von Dapson, Monoacetyldapson und Pyrimethamin mittels Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) im Blutplasma HIV-seropositiver Patienten

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Kapitel 1. EINLEITUNG

1.1. Opportunistische Infektionen bei HIV-seropositiven Patienten

Das erworbene Immundefektsyndrom AIDS ist das letzte Stadium der HIV-Infektion. Es ist definiert durch das Auftreten von sekundären Infektionen, Tumorerkrankungen, neurologischen Störungen und konstitutionellen Symptomen (Centers For Disease Control 1992 siehe ; Royce et al. 1991 siehe ). Das Erregerspektrum der sekundären Infektionen läßt sich in die bei immunkompetenten Patienten üblichen pathogenen Keime und die opportunistischen Erreger aufteilen. Sekundäre Infektionen sind die Hauptursache der Morbidität und Mortalität von HIV-seropositiven Patienten. So sterben annähernd 80% der AIDS-Patienten in direkter Folge von sekundären Infektionen. Von diesen Infektionen wird der überwiegende Anteil durch opportunistische Erreger ausgelöst (Stein et al. 1992 siehe ). Folglich stellt neben der antiretroviralen Therapie, die Prophylaxe opportunistischer Infektionen das wichtigste Behandlungskonzept der fortgeschrittenen HIV-Infektion dar. Opportunistische Infektion verursachen auch in Deutschland unverändert den Hauptanteil der Erstmanifestationen AIDS-definierender Krankheiten (Tabelle 1).

TABELLE 1: Erstmanifestation von AIDS in den aufgeführten Zeiträumen in der BRD (Quartalsbericht II/96 des AIDS-Zentrums im Robert Koch-Institut

Klinische Erstmanifestationen

bis 1988

7/1995 bis 6/1996

Opportunistische Infektionen (OI)

66,8%

73,5%

Kaposi-Sarkom (KS)

19,1%

8,6%

OI und KS

6,7%

5,3%

Maligne Lymphome

3,3%

5,4%

Neurologische Symptomatik

2,5%

3,7%

Wasting-Syndrom

1,2%

3,4%

Interstitielle Pneumonie

0,4%

0,1%

Das klinische Spektrum der durch sekundäre Infektionen ausgelösten Krankheiten verändert sich kontinuierlich, da die Lebenserwartung von AIDS-Patienten zunimmt und wirkungsvollere Ansätze zu Therapie und Prophylaxe Anwendung finden (Lemp et al. 1990 siehe ; Rothenberg et al. 1987 siehe ). Zur Zeit werden prophylaktische Regime gegen Pneumocystis carinii-Pneumonie (PCP), Toxoplasma gondii-Enzephalitis (TE), nicht tuberkulöse Mykobakteriose, Tuberkulose und Pilzinfektionen klinisch geprüft


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(Decker und Masur 1994 siehe ). Ein weiterer entscheidender Faktor für die Inzidenz und Prävalenz der unterschiedlichen sekundären Infektionen ist die geographische Position und der sozioökonomische Status der untersuchten Population. In Deutschland gehören die Pneumocystis carinii-Pneumonie und die Toxoplasma gondii-Enzephalitis zu den häufigsten opportunistischen Infektionen. Die Einführung der inhalativen und systemischen Prophylaxe der PCP hat jedoch mittlerweile zu einer deutlichen Reduktion der Inzidenz geführt (Tabelle 2).

TABELLE 2: Opportunistische Infektionen in den aufgeführten Zeiträumen in der BRD (Quartalsbericht II/96 des AIDS-Zentrums im Robert Koch-Institut)

Opportunistische Infektionen bis 1988 7/1995 bis 6/1996
Pneumocystis carinii-Pneumonie 58,6% 37,7%
Candidiasis 16,4% 18,0%
Toxoplasmosa gondii-Enzephalitis 9,4% 12,9%
TBC/MAC 4,0% 14,1%
CMV 4,0% 6,2%
HSV 3,8% 2,3%
Andere 3,8% 5,6%

1.1.1. Infektionen durch Pneumocystis carinii

PCP ist eine häufige opportunistische Erkrankung, die nahezu ausschließlich bei Personen mit einer ausgeprägten Immundefizienz auftritt (Walzer 1991 siehe ). Bei einem immunkompetenten Wirt verläuft die Infektion im allgemeinen asymptomatisch, mutmaßlich aufgrund der geringen Pathogenität des Erregers. So haben serologische Studien gezeigt, daß 65 bis 100% der Kinder im Alter von zwei bis vier Jahren Antikörper gegen Pneumocystis carinii besitzen, obwohl die manifeste Erkrankung bei Kleinkindern sehr selten ist (Meuwissen et al. 1977 siehe ; Pifer et al. 1978 siehe ).

Die Taxonomie von Pneumocystis carinii wird kontrovers beurteilt. Obwohl der Erreger lange als Protozoon eingestuft wurde, zeigen neuere Studien der ribosomalen DNA eine größere Homologie zu Pilzen, was eine Reklassifizierung des Krankheitserregers nahelegt (Edman et al. 1988 siehe ; Stringer et al. 1989 siehe ). Pathogenetisch ist die hohe Affinität von Pneumocystis carinii zu Alveolarzellen Typ 1 zu


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erwähnen. Es kommt zunächst zu einer interstitiellen Entzündungsreaktion, in deren weiterer Verlauf auch alveoläre Exsudate auftreten können. Hierdurch wird vor allem die Diffusionskapazität der Lunge drastisch herabgesetzt. Das klinische Bild der PCP verläuft sehr protrahiert, vom Auftreten der Symptome bis zur Diagnosestellung vergehen häufig mehrere Wochen. Die Symptome sind unspezifisch: allgemeine Leistungsschwäche, trockener Husten, Fieber und zunehmende Dyspnoe.

1.1.2. Prävention der Pneumocystis carinii-Pneumonie

PCP ist die häufigste lebensbedrohende sekundäre Infektion bei HIV-infizierten Patienten. In der ersten Dekade der weltweiten AIDS-Epidemie war bei 60% aller Patienten PCP die AIDS-definierende Erkrankung (Centers For Disease Control 1989 siehe ). Ohne die Anwendung einer geeigneten Prophylaxe entwickelten über 80% der HIV-infizierten Patienten einmal oder mehrmals eine PCP. In Anbetracht dieser Daten wurde das Konzept der antiprotozoalen Prophylaxe entwickelt. Durch die kontinuierliche Einnahme entsprechender Antibiotika soll eine manifeste Infektion, trotz nachlassender körpereigener Abwehrfähigkeit, dauerhaft verhindert werden. In diesem Zusammenhang wird die primäre Prophylaxe als Schutz vor einer Erstmanifestation, von der sekundären Prophylaxe, welche ein Rezidiv verhindern soll, abgegrenzt. Die mit einer initialen PCP assoziierten Letalität lag bei 5 bis 20% (Moss et al. 1984 siehe ). Die allgemeine Einführung der primären und sekundären Prophylaxe hat zu einem Abfall der PCP-Inzidenz unter einnahmetreuen Patienten mit Zugang zu medizinischer Versorgung geführt (Kovacs und Masur 1992 siehe ). So fiel der Anteil der Pneumocystis carinii-Pneumonie an den in Deutschland gemeldeten opportunistischen Infektion von dem Zeitraum vor 1988 bis zu dem Zeitraum von Juli 1995 bis Juni 1996 von 58,6% auf 37,7% (Robert Koch-Institut 1996 siehe ).

Prospektive und retrospektive Studien haben gezeigt, daß die Zahl der CD4-positiven Lymphozyten ein gute Bemessungsgrundlage für das Risiko an PCP zu erkranken darstellt. Das Erkrankungsrisiko beträgt 18% innerhalb von zwölf Monaten für Patienten mit einer CD4-Zellzahl unter 200/µl, weshalb für diesen Personenkreis eine primäre PCP-Prophylaxe generell befürwortet wird (Masur et al. 1989 siehe ; Phair et al. 1990 siehe ). Ohne sekundäre Prophylaxe erkranken mindestens 66% der HIV-seropositiven Patienten erneut an PCP in einem Zeitraum von zwölf Monaten nach der initialen Episode (Fischl et al. 1990 siehe ). Um diese erneuten Episoden zu verhindern wird für diese Individuen eine sekundäre PCP-Prophylaxe allgemein empfohlen.


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Die orale Gabe von Trimethoprim/Sulfamethoxazol (TMP/SMX) und die monatliche Inhalation mit aerosoliertem Pentamidin (AP) sind in der primären und sekundären Prophylaxe wirksam und werden am häufigsten verwendet (Girad et al. 1993 siehe ; Hirschel et al. 1991 siehe ; Hughes et al. 1994 siehe ). Andere Kombinationen enthalten Pyrimethamin mit Sulfadoxin oder Dapson. Regime mit oraler Applikation wirken auch prophylaktisch gegen zerebrale Toxoplasmose. In Tabelle 3 sind die randomisierten Studien, welche verschiedene prophylaktische Regime gegeneinander oder gegenüber einer Placebogruppe verglichen haben, zusammengefaßt.

TABELLE 3: Randomisierte Studien zur Prophylaxe der Pneumocystis carinii-Pneumonie

Quelle

Medikation*

Modus

Pat.

Antinori 1992 siehe

TMP/SMX (DS qod), DDS/PYR (100 qw/25 biw), AP (300 qm)

P

197

Blum 1992 siehe

TMP/SMX (DS qd), DDS (100 qd)

P

86

Bozzette 1995 siehe

TMP/SMX (2xDS qd), DDS (100 qd), AP (300 qm)

P

842

Fischl 1988 siehe

TMP/SMX (2xDS qod), Placebo

P

60

Girad 1993 siehe

DDS/PYR (50 qd/25 biw), AP (300 qm)

P

349

Golden 1993 siehe

AP (300 q14d), AP (600 qm)

P/S

146

Grünewald 1993 siehe

DDS/PYR (100 biw/25 biw), SDX/PYR (500 biw/25 biw)

P/S

50

Hardy 1992 siehe

TMP/SMX (DS qod), AP (300 qm)

S

310

Hirschel 1991 siehe

AP (300 qm), Placebo

P

223

Jensen 1993 siehe

AP (60 q14d), Placebo

P

209

Leoung 1990 siehe

AP (300 qm), AP (150 q14d), AP (30 q14d)

P/S

408

Mallolas 1993 siehe

TMP/SMX (DS tiw), DDS/PYR (100 qw/25 qw), AP (300 qm)

P

331

May 1994 siehe

TMP/SMX (ES qd), AP (300 qm)

P

214

Montaner 1991 siehe

AP (60 q14d), Placebo

S

162

Opravil 1995 siehe

DDS/PYR (200 qw/75 qw), AP (300 qm)

P/S

533

Podzamczer 1993 siehe

TMP/SMX (2xDS tiw), DDS/PYR (100 qw/25 qw)

P

166

Schneider 1992 siehe

TMP/SMX (DS qd), AP (300 qm)

P

213

Slavin 1992 siehe

DDS (100 biw), AP (400 qm)

P/S

96

Torres 1993 siehe

DDS (100 biw), AP (400 qm)

P/S

278

*alle Angaben in mg

DS = Doppelte Stärke (TMP160mg/SMX800mg); ES = Einfache Stärke (TMP80mg/SMX400mg)

bid = zweimal täglich; qd = jeden Tag; qod = jeden zweiten Tag; tiw = dreimal wöchentlich; biw = zweimal wöchentlich; qw = jede Woche; q14d = alle zwei Wochen; qm = jeden Monat. MODUS: P = primär; S = sekundär; PAT.: Anzahl der Patienten in der Studie


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1.1.3. Infektionen durch Toxoplasma gondii

Toxoplasmose ist eine Zoonose mit der Katze als Hauptwirt. Zur primären Infektion bei Menschen kommt es durch a) Genuß von zystenhaltigem rohen Fleisch, b) Ingestion von durch Katzen ausgeschiedenen Oozysten und c) diaplazentare, vertikale Übertragung (McCabe und Oster 1989 siehe ). Toxoplasma gondii gehört zu den obligat intrazellulären Protozoen der Gattung Coccidia. Es existieren drei Formen: die Tachyzoiten (Trophozoiten), die Gewebezysten und die Oozysten.

Das klinische Spektrum bei primärer Infektion reicht von dem häufigsten asymptomatischen Verlauf über die transiente zervikale Lymphadenopathie, den pränatalen Infektionen bis zu den schweren disseminierten Verläufen bei immunkompromittierten Patienten.

1.1.4. Prävention der Toxoplasma gondii-Enzephalitis

Bei HIV-seropositiven Patienten ist die Toxoplasma gondii-Enzephalitis (TE) eine der häufigsten ZNS-Infektionen. Sie ist ein Lokalrezidiv einer chronisch latenten Infektion, ausgelöst durch den progressiven Verlust der zellulären Immunität. Der überwiegenden Anteil der Erkrankungen manifestiert sich bei einer CD4-Zellzahl unter 100/µl (Luft und Remington 1992 siehe , Ruf und Pohle 1995 siehe ). Die Inzidenz der TE wird unter anderem durch die regional unterschiedliche Toxoplasma-Seroprävalenz unter HIV-infizierten Personen bestimmt. Sie ist in den USA mit 10-40% niedrig, in endemischen Regionen wie Europa, Lateinamerika und Afrika dagegen mit 50-95% relativ hoch (Grant et al. 1990 siehe , Israelski et al. 1993 siehe , Wong et al. 1984 siehe ). Ein weiterer Faktor ist der proportionale Anstieg der Seroprävalenz mit dem Alter. Sie beträgt bei Dreißigjährigen in Deutschland ungefähr 70% (Sandow et al. 1989 siehe ). Die Symptome der Toxoplasma gondii-Enzephalitis richten sich vor allem nach der Lokalisation der Entzündung im zentralen Nervensystem. Häufig sind Fieber, Kopfschmerzen, fokale oder generalisierte Krampfanfälle und sensible oder motorische Defizite (Porter und Sande 1992 siehe ).

In Deutschland entwickelten bis zu 50% der HIV-seropositiven Patienten eine zerebrale Toxoplasmose. Nach weitgehender Verbreitung der chemotherapeutischen Primärprophylaxe ist die Häufigkeit auf unter 20% gesunken (Ruf und Pohle 1995 siehe ). Weitere Hinweise auf den Nutzen einer TE-Prophylaxe gaben


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zahlreiche Studien zur PCP-Prophylaxe (Carr et al. 1992 siehe ; Hardy et al. 1992 siehe u.a.). Toxoplasma gondii-seronegative, HIV-seropositive Patienten haben nur ein geringes Risiko an akuter Toxoplasmose zu erkranken. Sie sollten regelmäßig serologisch kontrolliert werden und auf die Ingestion von rohem Fleisch verzichten (Luft und Remington 1992 siehe ). Im klinischen Einsatz zur primären und sekundären Prophylaxe der zerebralen Toxoplasmose stehen Trimethoprim/Sulfamethoxazol, Pyrimethamin, Sulfadoxin und Dapson als Einzelsubstanzen oder als Kombinationen (Antinori et al. 1992 siehe ; Mallolas et al. 1993 siehe ; Opravil et al. 1995 siehe ; Podzamczer et al. 1993 siehe ; Pohle 1987 siehe ; Ruf et al. 1993 siehe ). Weitere Chemotherapeutika wie Atovaquone und die neueren Makrolide werden klinisch geprüft (Fernandez-Martin et al. 1991 siehe ; Kovacs et al. 1992 siehe ).

1.1.5. Compliance von HIV-seropositiven Patienten

Compliance wird im allgemeinen als Maß der Übereinstimmung zwischen dem Verhalten von Patienten und den medizinischen Empfehlungen ihres Therapeuten definiert (Rudd et al. 1992 siehe ). Einen Teilaspekt der Compliance stellt die Einnahmetreue, d.h. die Ingestion der korrekten Medikamentendosis im richtigen Intervall, dar. Es besteht ein breiter Konsens, daß fehlende Compliance (Non-Compliance) die häufigste Ursache eines ambulanten Therapieversagens ist (Kruse 1992 siehe ; Pullar und Feely 1990 siehe ).

Herkömmliche Methoden zur Ermittlung der Compliance sind die Zählung von zurückgegebenen Tabletten oder Packungen, Patienteninterviews und Einnahmeprotokolle, die von den Patienten während der Behandlung erstellt werden (Urquhart 1994 siehe ). Diese Verfahren ermöglichen es jedoch dem Patienten leicht die Kontrolle über die Informationen zu behalten, die der Untersucher erhält. Es folgt daraus eine starke Tendenz zur Überschätzung der Compliance. Neuere Verfahren sind die elektronischen Tablettenbehälter, bei denen jede Entnahme elektronisch gespeichert wird, und die Bestimmung der Medikamente oder additiver Marker im Blut (Aronson und Hardman 1992 siehe ). Sowohl für die Marker als auch für die Pharmaka ist eine lange Eliminationshalbwertszeit die Voraussetzung für eine adäquate Messung der Compliance. Bei Medikamenten mit kurzen Halbwertszeiten gibt die Plasmakonzentration nur die Tabletteneinnahme ein oder weniger Tage vor der Blutentnahme wieder. Ferner wird die Compliancebestimmung durch den ”white coat effect” gestört. So wird die häufige Tatsache bezeichnet, daß Patienten kurz vor und nach einem vereinbarten Arzttermin Medikamente einnehmen, die sie im Intervall


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nicht oder nur unregelmäßig zu sich nehmen. Pharmaka mit kurzen Eliminationshalbwertszeiten führen in diesen Fällen zu Plasmaspiegeln im Normalbereich, nur Pharmaka mit langen Eliminationshalbwertszeiten zeigen dann mit niedrigen oder fehlenden Plasmaspiegeln mangelnde Einnahmetreue an (Cramer et al. 1989 siehe ). Über die Compliance von HIV-seropositiven Patienten sind keine gesicherten Erkenntnisse verfügbar. Besonders zu der korrekten Bewertung von verschiedenen Regimen zur Prophylaxe sekundärer Infektionen ist die Bestimmung der Compliance ein integraler Bestandteil.

1.2. Dapson

1.2.1. Pharmakodynamik von Dapson

Dapson (DDS) wurde im Rahmen der Entwicklung von Azofarbstoffen entdeckt. Seine strukturelle Verwandtschaft zu den Sulfonamiden führte zu ersten erfolgreichen Versuchen bei experimentellen Streptokokkeninfektionen von Mäusen (Huikeshoven 1981 siehe ). Die Substanz ist ein Sulfon, das vergleichbar mit den Sulfonamiden die bakterielle Folsäuresynthese auf der Stufe der Dihydropteroin-Synthetase hemmt.

ABBILDUNG 1: Strukturformeln von Dapson und Hauptmetabolit Monoacetyldapson

Dabei wird der Einbau der p-Aminobenzoesäure blockiert (Kovacs et al. 1989 siehe ). Dapson ist seit über fünfzig Jahren das wichtigste Antibiotikum in der Behandlung der Lepra (Shepard 1982 siehe ; Waters 1983 siehe ). Die Substanz wird ebenfalls eingesetzt in der Malariaprophylaxe (Powell et al. 1967 siehe ) und in der Therapie dermatologischer Erkrankungen autoimmuner Genese, z.B. Dermatitis herpetiformis (Revesz et al. 1995 siehe ; Swain et al. 1983 siehe ). Seit Beginn der weltweiten Verbreitung der HIV-Infektion kam Dapson in verschiedenen Kombinationen zur Prophylaxe und Therapie opportunistischer


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Infektionen zum Einsatz. Das Nebenwirkungsprofil von Dapson umfaßt vor allem dosisabhängige hämatologische Alterationen, wie Methämoglobinbildung und Hämolyse mit der Bildung von Heinz-Körpern (Waller und Goehrs 1980 siehe ). Bei Patienten mit erheblichem Mangel an Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase ist das Risiko unerwünschter Nebenwirkungen deutlich erhöht.

1.2.2. Pharmakokinetik von Dapson

Die Absorption aus dem Gastrointestinaltrakt ist nahezu vollständig. Ungefähr 70 bis 90% von Dapson sind an Plasmaproteine gebunden. Im Vergleich dazu ist der Hauptmetabolit Monoacetyldapson 20 bis 25 mal stärker plasmaproteingebunden. Seine Eiweißbindung ist fast vollständig (99%) (Ahmad und Rogers 1980 siehe ; Biggs et al. 1971 siehe ; Modderman et al. 1983 siehe ; Peters et al. 1981 siehe ). Die maximalen Plasmaspiegel werden zwei bis sechs Stunden nach oraler Gabe erreicht (Ahmad und Rogers 1980 siehe ; Alexander et al. 1970 siehe ). Die Eliminationshalbwertszeit t½ liegt im Bereich von 18 bis 31 Stunden (Gelber et al. 1971 siehe ; Jones und Ovenell 1979 siehe ; Swain et al. 1983 siehe ). Einer der zwei Hauptabbauwege ist die Acetylierung von Dapson. Das Enzym N-Acetyltransferase, welches in Hepatozyten und Mukosazellen des Jejunums lokalisiert ist, ist verantwortlich für diesen metabolischen Prozeß (Karim et al. 1981 siehe ). Den zweite Abbauweg stellt die Hydroxylierung dar. Sie findet in der Leber durch gemischtfunktionelle Oxidasen im endoplasmatischen Retikulum in Anwesenheit von Sauerstoff und NADPH statt. Dieser Metabolisierungsprozeß ist vermutlich für die hämatologischen Nebenwirkungen verantwortlich (Cucinell et al. 1972 siehe ; Hjelm und de Verdier 1965 siehe ; Scott und Rasbridge 1973 siehe ).

1.2.3. Acetyliererphänotyp

Der Polymorphismus der hepatischen Acetylierung spielt eine Rolle in der Metabolisierung zahlreicher Pharmaka, wie z.B. bei Isoniazid, Hydralazin und den Sulfonamiden (Drayer und Reidenberg 1977 siehe ; du Souich und Lambert 1981 siehe ; Paxton 1984 siehe ). Bei einigen Substanzen konnte eine Assoziation zwischen Acetylierungs-kapazität und unerwünschten Nebenwirkungen demonstriert werden. Dieser Zusammenhang konnte bei Dapson jedoch nicht nachgewiesen werden. Bei Dapson erfolgt die Acetylierung einer Aminogruppe zu Monoacetyldapson (MADDS) durch die N-Acetyltransferase. Zu einer Acetylierungsreaktion der zweiten Aminogruppe


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kommt es in keinem signifikanten Ausmaß (Jones und Ovenell 1979 siehe , Murray et al. 1975 siehe , Peters et al. 1970 siehe ). Neben der Acetylierung von DDS findet gleichzeitig die Deacetylierung von MADDS zu DDS statt. So entsteht ein konstantes Equilibrium innerhalb weniger Stunden nach der Gabe von sowohl DDS als auch MADDS (Gelber et al. 1971 siehe ). Der Acetylierungsquotient, d.h. die Plasmakonzentration von MADDS geteilt durch die Plasmakonzentration von DDS, zeigt eine starke interindividuelle Variation mit Werten von 0,1 bis 2,0. Die Quotienten zeigen ein bimodales Verteilungsmuster. Personen mit einem Quotienten < 0,35 werden im allgemeinen als langsame Acetylierer klassifiziert, während solche mit einem Quotienten > 0,35 als schnelle Acetylierer bezeichnet werden. Die Klassifikation wurde teilweise modifiziert (Gelber et al. 1971 siehe ; Hanson et al. 1981 siehe ; Peters et al. 1978 siehe ; Philip et al. 1984 siehe ), einige Autoren haben sogar eine intermediäre Gruppe definiert (Wiggan et al. 1991 siehe ). Die polymorphe Acetylierung ist Folge der genetischen Determination der Aktivität der N-Acetyltransferase. Die Frequenz der entsprechenden Gene variiert deutlich unter den weltweit verschiedenen ethnischen Gruppen (Karim et al. 1981 siehe ). Folglich ist die Verteilung der Acetyliererphänotypen in schnelle und langsame Acetylierer stark von der geographischen Position des Untersuchungskollektives abhängig. Über das Verteilungsmuster der Phänotypen in dem Kollektiv der HIV-seropositiven Patienten liegen nur wenige Informationen vor (Opravil et al. 1994 siehe ).


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1.3. Pyrimethamin

1.3.1. Pharmakodynamik von Pyrimethamin

Pyrimethamin wurde im Rahmen einer systematischen Synthese von 2-4-Diamino-pyrimidin-Derivaten als wirksamer Inhibitor von Plasmodium falciparum entdeckt (Falco et al. 1951 siehe ). Es ist ein Hemmstoff der Dihydrofolsäure-Reduktase und greift damit in den C1-Stoffwechsel ein.

ABBILDUNG 2: Strukturformeln von Pyrimethamin und Sulfadimethoxin (IS)

Abbildung 2 zeigt die Strukturformeln von Pyrimethamin und dem internen Standard (IS) der hier vorgestellten Methode, Sulfadimethoxin. Der molekulare Aufbau verdeutlicht die Verwandtschaft zwischen Pyrimethamin und Sulfadimethoxin. Pyrimethamin wird in der Therapie und Prophylaxe der Malaria sowohl als Einzelstoff, als auch in Kombination mit dem Sulfonamid Sulfadoxin eingesetzt (Panisko und Keystone 1990 siehe ). Auch findet die Substanz eine breite Anwendung in verschiedenen prophylaktischen und therapeutischen Regimen opportunistischer Infektionen bei immunkompromittierten Patienten (Antinori et al. 1992 siehe , Girad et al. 1993 siehe , Mallolas et al. 1993 siehe ). Die Nebenwirkungen aufgrund der Hemmung des C1-Stoffwechsel führen häufig zu einer Suppression der Hämatopoese im Knochenmark. Sie kann sich als Thrombozytopenie, Granulozytopenie oder megaloblastäre Anämie manifestieren (Kaufmann und Geisler 1960 siehe ). Durch die parallele Gabe von Folinsäure können diese Nebenwirkungen weitgehend verhindert werden. Folsäure sollte nicht zur Substitution verwendet werden, da es die antibiotische Wirkung von Pyrimethamin antagonisiert (Frenkel und Hitchings 1957 siehe ). Weitere Nebenwirkungen sind gastrointestinale Störungen wie Übelkeit und Erbrechen sowie Haarausfall und Neuropathien.


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1.3.2. Pharmakokinetik von Pyrimethamin

Die Absorption aus dem Dünndarm ist nahezu vollständig. Die Plasmaeiweißbindung liegt bei über 90% (Weidekamm et al. 1982 siehe ; White 1985 siehe ). Die maximalen Plasmakonzentrationen werden ungefähr zwei bis acht Stunden nach Einnahme erreicht. Die Eliminationshalbwertszeit t½ liegt im Bereich von 35 bis 175 Stunden (Cook et al. 1986 siehe ; Weiss et al. 1988 siehe ). Es gibt Hinweise auf erhöhte zerebrale Gewebespiegel (Remington und Desmonts 1983 siehe ). Pyrimethamin wird in den Hepatozyten durch N-Oxidasen metabolisiert und renal eliminiert.

1.4. Antiprotozoale Aktivität von Dapson und Pyrimethamin

Zur Bestimmung der Wirksamkeit von Chemotherapeutika gegen Erkrankungen durch Pneumocystis carinii und Toxoplasma gondii in der präklinischen Phase sind drei prinzipielle Verfahren beschrieben worden. Die erste Option ist die Analyse der Aktivität der pharmakodynamisch entscheidenen Enzyme. Dafür muß die Dihydropteroin-Synthetase (DHPS) bzw. die Dihydrofolsäure-Reduktase (DHFR) aus den Protozoen isoliert werden (Allegra et al. 1987 siehe ). Für Antagonisten der Paraaminobenzoesäure, wie Dapson oder den Sulfonamiden, wird die Reduktion der DHPS-Aktivität gemessen, während für Diaminopyrimidine, wie Pyrimethamin, die Aktivitätsminderung der DHFR analysiert wird. Die IC50, d.h. die eine 50% Inhibiton bewirkende Konzentration, der Pneumocystis carinii-DHFR beträgt für Pyrimethamin 690 bis 940 ng/ml (Broughton und Queener 1991 siehe ; Allegra et al. 1987 siehe ). Die entsprechenden Dapsonkonzentrationen für die Pneumocystis carinii-DHPS lagen mit 2230 ng/ml deutlich höher (Merali et al. 1990 siehe ). Für die Enzymhemmung von Toxoplasma gondii waren insgesamt niedrigere Konzentrationen notwendig. Als IC50 von Pyrimethamin der DHFR wurde 59 ng/ml bestimmt (Chio und Queener 1993 siehe ). Dapson zeigte analog eine gute Hemmung der DHPS mit einer IC50 von 62 ng/ml (Allegra et al. 1990 siehe ).

Die zweite Option ist die Anzüchtung von Protozoen auf Zellkulturen. Nach Zugabe der Chemotherapeutika wird die quantitative Veränderung der befallenen Zellen im zeitlichen Verlauf ausgewertet. Eine Wachstumshemmung von Pneumocystis carinii wurde bei einer Dapsonkonzentration von 100 ng/ml beschrieben (Cushion et al. 1985 siehe ). Die Hemmkonzentration für Toxoplasma gondii lagen im Bereich von


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500 ng/ml für Dapson (Derouin et al. 1991 siehe ) und 40 ng/ml für Pyrimethamin (Derouin et al. 1989 siehe ).

Als dritte Möglichkeit werden in vivo Untersuchungen an Ratten beschrieben. Zur Etablierung einer Pneumocystis carinii-Pneumonie wurden die Nagetiere mit Kortikoiden immunsuppressiv behandelt und die spontane Infektion abgewartet. Der Therapieerfolg wurde durch die pulmonale Histologie und Parasitendichte bestimmt. Dapson bewirkte in der Dosis 100 mg/kg/Tag eine weitgehende Abheilung. Pyrimethamin zeigte als Einzelsubstanz nur eine geringe therapeutische Wirkung, in der Kombination mit einem Sulfonamid konnte jedoch ein additiver Effekt demonstriert werden (Walzer et al. 1988 siehe ; Walzer et al. 1992 siehe ).

Als Tiermodell für die akute Toxoplasmose wurden ebenfalls Ratten eingesetzt, bei denen Toxoplasma-Tachyzoiten in die Peritonealhöhle inokuliert wurden. Dapson in einer Dosis von 100 mg/kg/Tag konnte eine fortgeschrittene Erkrankung nicht aufhalten, zeigte jedoch einen guten prophylaktischen Effekt (Derouin et al. 1991 siehe ). Für Pyrimethamin wurde eine komplette Heilung aller Tiere bei Plasmaspiegeln größer 500 ng/ml (25 mg/kg/Tag) gezeigt. Plasmaspiegel von kleiner 100 ng/ml führten zu einer Letalität von 100% (Weiss et al. 1992 siehe ). Zusammenfassend beurteilt, wirkt Dapson also stärker gegen Pneumocystis carinii, während Pyrimethamin seine Hauptwirkung gegen Toxoplasma gondii entfaltet. Durch die sequentielle Hemmung der protozoalen Folsäuresynthese kommt zusätzlich ein additiver Effekt der Kombinationsbehandlung zum Tragen.

Für die antiprotozoale Prophylaxe bei HIV-seropositiven Patienten wurden 100 bis 350 mg Dapson plus 25 bis 75 mg Pyrimethamin pro Woche gegeben (Antinori et al. 1995 siehe ; Girad et al. 1993 siehe ; Grünewald et al. 1993 siehe ; Mallolas et al. 1993 siehe ; Opravil et al. 1995 siehe ; Podzamczer et al. 1993 siehe ). Die allgemein verordnete Dosis zur Prophylaxe der Malaria ist eine Tablette Maloprim® (100 mg DDS + 12,5 mg PYR) pro Woche. Im Rahmen pharmakokinetischer Studien wurden die resultierenden Plasmaspiegel einiger dieser Regime analysiert. Um repräsentative Daten für die Plasmakonzentrationen in der Langzeitprophylaxe zu gewinnen, wurden die Blutentnahmen mindestens vier Wochen nach Beginn der Tabletteneinnahme begonnen. Durch diese Maßnahme ist das Gleichgewicht zwischen Absorption und Elimination der Pharmaka, der sogenannte steady-state, bei der Materialgewinnung erreicht.


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Die Mittelwerte der Dapson und Pyrimethamin-Plasmaspiegel unter Dauertherapie 24, 72 und 120 Stunden nach der Ingestion der Pharmaka sind in Tabelle 4 wiedergegeben.

TABELLE 4: Mittelwerte der steady-state Plasmakonzentrationen von Dapson und Pyrimethamin nach 24, 72 und 120 Stunden

Autor (Ziel der Prophylaxe) Mittlere Plasmakonzentration nach:
{Wöchentliche Dosis} 24h 72h 120h
Edstein 1990 siehe (Malaria)
{Dosis: 100 mg DDS + 12,5 mg PYR}
     
Dapson (ng/ml): 515 107 41
Pyrimethamin (ng/ml): 95 74 48
Jones 1979 siehe (Malaria)
{Dosis: 100 mg DDS + 12,5 mg PYR}
     
Dapson (ng/ml): 710 180 26
Pyrimethamin (ng/ml): 68 57 40
Lee 1985 siehe (Malaria)
{Dosis: 100 mg DDS + 12,5 mg PYR}
     
Dapson (ng/ml): 374 134 38
Pyrimethamin (ng/ml): 121 80 53
Opravil 1994 siehe (PCP und TE)
{Dosis: 200 mg DDS + 75 mg PYR}
     
Dapson (ng/ml): 1038 258 44
Pyrimethamin (ng/ml): 356 281 195

Im Gegensatz zur prophylaktischen Behandlung sind in der Akuttherapie deutlich höhere Plasmaspiegel erforderlich. Pyrimethaminplasmakonzentrationen von über 750 ng/ml waren notwendig, um die Toxoplasma gondii-Enzephalitis bei AIDS-Patienten wirksam zu behandeln (Weiss et al. 1988 siehe ). Die Maximalkonzentrationen von Dapson bei der erfolgreichen Therapie der Pneumocystis carinii-Pneumonie lagen zwischen 900 und 2300 ng/ml (Lee et al. 1989 siehe ).


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1.5. Methoden der Plasmakonzentrationsbestimmung

Die ersten Methoden zur Bestimmung von Sulfonen in biologischen Medien basierten auf der Kolorimetrie (Levy und Higgins 1966 siehe ). Diese Methoden waren jedoch nicht spezifisch für einzelne Substanzen. In Folge gelangen dann erste separate Bestimmungen von Dapson und Monoacetyldapson durch fluorimetrische Analyse (Glatzko et al. 1968 siehe , Mannan et al. 1977 siehe ). Es wurden eine Reihe von HPLC (High pressure liquid chromatography)-Methoden entwickelt zur Bestimmung von entweder nur Pyrimethamin (Coleman et al. 1984 siehe ; Timm und Weidekamm 1982 siehe ) oder ausschließlich Dapson (Abuirjeie et al. 1991 siehe ; Carr et al. 1978 siehe ; Gidoh et al. 1981 siehe ; Horai et al. 1985 siehe ; Philip et al. 1984 siehe ; Pieters et al. 1987 siehe ; Zuidema et al. 1980 siehe ). Die simultane Quantifizierung von Dapson, Monoacetyldapson und Pyrimethamin in einer Analyse konnte ebenfalls als HPLC-Technik etabliert werden (Edstein et al. 1984 siehe ; Jones und Ovenell 1979 siehe ; Lee et al. 1985 siehe ; Lemnge et al. 1993 siehe ; Rønn et al. 1995 siehe ).

Eine Probenaufbereitung bei der Analyse von Blutplasma mit Hilfe der HPLC ist notwendig, um eine Vorreinigung der Proben zu erzielen und dadurch die chromatographische Säule vor Verunreinigungen zu schützen. Dazu müssen die zu bestimmende(n) Substanze(n) aus der komplexen Matrix (hier Plasma) möglichst selektiv isoliert werden. Zu den klassischen Methoden der Probenaufbereitung zählen die Destillation und Kristallisation. Als weiteres Verfahren wird die Flüssig-Flüssig-Extraktion herangezogen, die bei allen bisher veröffentlichten Methoden zur simultanen Bestimmung von DDS, MADDS und PYR eingesetzt wurde. Der Nachteil dieser Art von Probenaufbereitung ist ein hoher Zeitaufwand durch aufwendige Misch- und Trocknungsschritte. Edstein et al. siehe setzen dieses Verfahren mit Ethylendichlorid als organischer Phase ein. Nach dem zehnminütigen Mischen der Plasmaprobe mit der organischen Phase ist eine Zentrifugation für fünf Minuten notwendig. In dem nächsten Schritt wird die wässerige Phase entfernt und der organische Anteil mit Heißluft eingetrocknet. Dieser Anteil wird dann in der mobilen Phase (Methanol-Acetonitril-Wasser/ 25 : 15 : 60) gelöst und kann dann auf die chromatographische Säule gebracht werden. Im Gegensatz zu der Methode von Edstein et al. siehe kommt in der hier vorgestellten Arbeit die Festphasenextraktion, auch Flüssig-Fest-Extraktion genannt, als Probenaufbereitung zum Einsatz. Um die Selektivität gegenüber der Flüssig-Flüssig-Extraktion zu erhöhen, werden bei diesem Verfahren Adsorbenzien verwendet, die auch in der HPLC zur Trennung genutzt werden.


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1.6. Zielsetzung

  1. Entwicklung einer einfachen und zeitsparenden HPLC-Methode zum simultanen Nachweis von Dapson, Monoacetyldapson und Pyrimethamin mit Hilfe der Festphasenextraktion in der Probenaufbereitung.
  2. Bestimmung der Chemotherapeutikakonzentrationen im Plasma HIV-seropositiver Patienten unter antiprotozoaler Prophylaxe mit 100 mg Dapson + 25 mg Pyrimethamin zweimal wöchentlich.
  3. Ermittlung der Verteilung der hepatischen Acetyliererphenotypen durch Analyse der individuellen Monoacetyldapson/Dapson-Quotienten in diesem Kollektiv.
  4. Überprüfung der Einnahmetreue (Compliance) HIV-infizierter Patienten in der Prophylaxe der Toxoplasma gondii-Enzephalitis und der Pneumocystis carinii-Pneumonie.
  5. Darstellung der klinische Wirksamkeit der Prophylaxe bei HIV-seropositiven Patienten mit Plasmaspiegelüberwachung.

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Mon Jul 13 12:38:07 1998