[Seite 21↓]

3  Zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse

3.1 Probandenstudien zum CYP2C9-Polymorphismus

3.1.1 Studien zu oralen Antidiabetika (P1-3)

Bei den drei getesteten oralen Antidiabetika Tolbutamid, Glibenclamid und Nateglinid zeigte CYP2C9*3 einen signifikanten Einfluss auf die Pharmakokinetik. Im Falle von Tolbutamid hatten Träger des Genotyps CYP2C9*3/*3 eine im Mittel sechsfach niedrigere Clearance als Wildtyp-Träger bei einer Einzeldosis von 500 mg. Für Glibenclamid und Nateglinid betrug ihre Clearance im Vergleich zum Wildtyp 50%. Die heterozygoten Träger mit den Genotypen CYP2C9*1/*3 und *2/*3 lagen dazwischen. In Abb. 3 sind die unterschiedlichen Werte der Clearance von Tolbutamid in Abhängigkeit vom CYP2C9 -Genotyp dargestellt.

Das Allel CYP2C9*2 zeigte keinen bedeutenden Einfluß auf pharmakokinetische Parameter der drei oralen Antidiabetika. Für eine Reihe zusammenfassender Analysen wurden die Genotyp-Gruppen daher wie folgt zusammengefasst: Schnell-Metabolisierer: Genotypen CYP2C9*1/*1,*1/*2 und *2/*2 ; Intermediäre Metabolisierer: CYP2C9*1/*3 und *2/*3 ; Langsam-Metabolisierer: CYP2C9*3/*3 .

Abb. 3: Orale Clearance von Tolbutamid in gesunden Probanden mit unterschiedlichen CYP2C9 -Genotypen. *4/*42D6 : Langsammetabolisierer bezüglich CYP2D6 und Wildtyp bezüglich CYP2C9. * p<0.001 für CYP2C9 *3/*3 versus *1/*1


[Seite 22↓]

Die Untersuchung des pharmakodynamischen Surrogatparameters „Verlauf der Insulin- und Glukosekonzentration“ zeigte bei den getesteten gesunden Probanden keine oder nur sehr geringe Genotyp-bedingte Unterschiede.

3.1.2 Studien zu nichtsteroidalen Antiphlogistika (P4-6)

Bei Ibuprofen und Celecoxib hat CYP2C9*3 einen deutlichen Einfluss auf die pharmakokinetischen Parameter Clearance, AUC und Halbwertszeit. Für beide Substanzen waren die oralen Clearance-Werte bei homozygoten Trägern von CYP2C9*3 etwa halb so hoch wie für Träger des Wildtyp CYP2C9*1/*1 . Für diese Substanzen hatte CYP2C9*2 keine Auswirkung auf die Clearance (Abb. 4 u. 5).

Abb. 4: Orale Clearance von S-Ibuprofen bei gesunden Probanden in Abhängigkeit vom CYP2C9 -Genotyp. * p=0.008 für CYP2C9*3/*3 versus *1/*1.


[Seite 23↓]

Abb. 5: Orale Clearance von Celecoxib bei gesunden Probanden in Abhängigkeit vom CYP2C9 -Genotyp. * p= 0.003 für CYP2C9*3/*3 versus *1/*1.

Die pharmakodynamischen Auswirkungen der CYP2C9-bedingten Unterschiede in der Pharmakokinetik von Ibuprofen wurden anhand der Thromboxan-B2- (Cox-1) und Prostaglandin-E2-Verläufe (Cox-2) im Blut ermittelt. Die Thromboxan- und Prostaglandin-Konzentrationsverläufe nach Gabe von 600 mg Ibuprofen ließen einen Trend zu längerer Unterdrückung bei Trägern des Genotyps CYP2C9*3/*3 erkennen.

Für Diclofenac, für welches die 4-Hydroxylierung als spezifisch durch CYP2C9 katalysiert beschrieben wurde [Bort, 1999, Leemann, 1993, Mancy, 1999, Tang, 1999], konnte in unserer Untersuchung an Probanden keine Abhängigkeit von CYP2C9- Polymorphismen gefunden werden. Auch die quantitative Bestimmung des 4-Hydroxy-Diclofenac im Plasma zeigte keine CYP2C9 -Genotyp bedingten Unterschiede.

3.1.3 Studie zu Cholesterin-Synthesehemmer Fluvastatin (P7)

Der CYP2C9 -Genotyp beeinflusste die Pharmakokinetik sowohl des aktiveren Enantiomers 3R,5S-Fluvastatin, als auch des kaum aktiven 3S,5R-Fluvastatin: das Allel [Seite 24↓] CYP2C9*3 zeigte einen signifikanten Einfluss mit mehr als 3fach erniedrigter mittlerer oraler Clearance der beiden Enantiomere (Abb. 6).

Abb. 6: Orale Clearance von 3R,5S- und 3S,5R-Fluvastatin bei Probanden mit unterschiedlichem CYP2C9 -Genotyp.

Es wurde weiterhin untersucht, ob die Unterschiede in den pharmakokinetischen Parametern von Fluvastatin sich in Cholesterin senkenden Eigenschaften widerspiegelten. Dafür nahmen die Probanden über 14 Tage 40 mg Fluvastatin abends ein. Gesamtcholesterin-, HDL-, LDL- und Triglyceridkonzentrationen im Serum wurden vor und nach 14-tägiger Einnahme gemessen. Bei allen gesunden Probanden war eine signifikante Senkung des Gesamtcholesterins trotz normal hoher Ausgangswerte zu beobachten. Das Ausmaß der Senkung korrelierte jedoch nicht mit der AUC von Fluvastatin, so dass sich die Unterschiede zwischen den verschiedenen CYP2C9 -Genotypen nicht in der Cholesterinsenkung abbildeten. Diese Aussage gilt jedoch nur für Gesunde.

Zusammenfassend zeigten die hier aufgeführten Studien zu CYP2C9- Polymorphismen den deutlichen Einfluss des Genotyps CYP2C9*3/*3 auf die Clearance von CYP2C9-[Seite 25↓] Substraten. Die Unterschiede zwischen den mittleren Clearance-Werten von Trägern des Genotyps CYP2C9*1/*1 zu denen des Genotyps CYP2C9*3/*3 betragen das 4-5fache für Tolbutamid und Glibenclamid und das 2-3fache bei Nateglinid, Ibuprofen, Celecoxib und Fluvastatin; kein Unterschied besteht bei Diclofenac (Tabelle 4). Die Unterschiede in den bei den gesunden Probanden gemessenen pharmakodynamischen Parametern waren geringer ausgeprägt. Daraus lassen sich die klinischen Folgen bei Patienten noch wenig abschätzen (Tabelle 4).


[Seite 26↓]

Tabelle 4: Zusammenfassende Darstellung des Einflusses des CYP2C9 -Genotyps auf Pharmakokinetik und Pharmakodynamik von den untersuchten Substraten.

Medikament

Mittlere orale totale Clearance (Standardabweichung) [L/h]

bei Trägern des CYP2C9-Genotyps1

Pharmakodynamische

Surrogatparameter bei gesunden Probanden

Mögliche klinische Bedeutung

*1/*1, *1/*2, *2/*2

*1/*3, *2/*3

*3/*3

Tolbutamid

0,9 (0,2)

0,5 (0,9)

0,2 (0,5)

Keine Unterschied für Insulin und Glukose

Unterschiede in Häufigkeit von Hypoglykämie,

diabetischen Spätkomplikationen?

Glibenclamid

3,6 (1,2)

2,3 (0,3)

0,7 (0,9)

Trend erkennbar, aber nicht signifikant

Nateglinid

8,7 (1,9)

6,5 (1,5)

3,9 (0,3)

Einfluss von CYP2C9 auf Glucose und Insulin bei höheren Dosierungen sichtbar

      

Fluvastatin

122 (57,4)

67,5 (31,4)

25,6 (6,4)

Cholesterinsenkung nicht mit Genotyp korreliert

Wirkunterschiede bei Hypercholesterinämie in Abhängigkeit von CYP2C9?

      

Doxepin

560 (420)

 

233 (31)

Keine Messung

Unterschiede in UAWs?

Trimipramin

298 (94)

 

186 (90)

Keine Messung

      

S-Ibuprofen

6,4 (2,2)

5,4 (1,2)

3,8 (0,3)

Unterschiede in PGE2 und TXB2 geringer als in Clearance, aber vorhanden.

Unterschiede in Häufigkeit von Ulcera, Nierenschäden etc.?

Celecoxib

44,2 (20,5)

26,5 (6,1)

9,3 (1,4)

Keine Messung

Diclofenac

26,5 (7,6)

30,3 (19,2)

23,1 (5,2)

Keine Unterschiede in Abh. von CYP2C9

1: In drei Gruppen unterteilt entsprechend der Anzahl des funktionell besonders bedeutenden Alleles CYP2C9*3

In Abb. 7 sind die Unterschiede der mittleren Clearances in Gruppen von homozygoten und heterozygoten Trägern des CYP2C9*3 Allels bezogen auf die Clearance in Trägern des Wildtyps (als 100%) dargestellt. Würde man Dosierungsanpassungen auf die pharmakokinetischen Unterschiede basieren, entsprächen die prozentualen Erniedrigungen der Clearances in etwa den Dosisreduktionen.


[Seite 27↓]

Abb. 7: Prozentuale mittlere Clearance-Werte von CYP2C9 Substraten bei Trägern von CYP2C9*3/ *3 oder *1/ *3, *2/ *3 im Verhältnis zu Trägern von *1/ *1, *1/ *2, *2/ *2 (100%).
#: eigene Untersuchungen,

3.2 Bedeutung der CYP2D6-, CYP2C19-, und CYP2C9-Polymorphismen für die Pharmakokinetik von Doxepin und Trimipramin (P8, 9)

Doxepin und Trimipramin, die mit 502.000 bzw. 827.000 Verordnungen pro Jahr (bezogen auf 2001) zu den am häufigsten verordneten Antidepressiva in Deutschland zählen [Lohse, 2002], gab es, abgesehen von Einzelfallbeschreibungen zu Trimipramin und CYP2C19 und CYP2D6 keinerlei In-vivo- oder In-vitro-Daten zur Spezifizierung der an der Biotransformation beteiligten Enzyme [Eap, 1992, Eap, 2000]. Daher wurden Studien zu diesen beiden Antidepressiva und dem Einfluss der polymorphen Enzyme CYP2D6, CYP2C19 und CYP2C9 durchgeführt.

Für die Studien mit Trimipramin und Doxepin wurden Träger von genetischen Varianten unterschiedlicher Enzyme eingeschlossen, um eine Abschätzung der Bedeutung jedes einzelnen Enzyms an der Biotransformation in vivo zu ermöglichen. Der CYP2D6 Genotyp zeigte einen deutlichen Einfluss auf die Blutkonzentrationen sowohl von Doxepin als auch Trimipramin: bei homozygoten Trägern der CYP2D6-Defizienz ist die mittlere orale Clearance von Doxepin auf die Hälfte und die von Trimipramin auf weniger als ein Siebtel im Vergleich zu Trägern von 2 Wildtyp-Allelen reduziert. Eine Folgestudie, die die Pharmakokinetik von Trimipramin unter Steady-State-Bedingungen, sowie nach intravenöser Dosierung untersuchte, zeigte, dass sich der Genotyp von CYP2D6 vor allem auf die orale [Seite 28↓] Bioverfügbarkeit auswirkt. Außerdem wurden die Trimipramin­konzen­trationen enantioselektiv bestimmt, was eine Präferenz von CYP2D6 zu S-Trimipramin zeigte.

CYP2C19 hatte ebenfalls einen Einfluss auf die Elimination von Trimipramin. Bei Trägern des Genotyps CYP2C19*2/*2 fanden sich im Vergleich zu Trägern des aktiven Genotypes CYP2C19*1/*1 etwa halb so hohe mittlere Clearance-Werte für Trimipramin und Doxepin und deutlich verminderte AUCs für die demethylierten Metaboliten. Bei diesen beiden Antidepressiva, wie auch für andere bereits beschrieben [Baumann, 1986, Brøsen, 1986, Koyama, 1996, Madsen, 1996, Madsen, 1997, Mellström, 1986, Skjelbo, 1993], scheint damit CYP2C19 vorwiegend an der Demethylierung beteiligt zu sein, während CYP2D6 die Hydroxylierung sowohl der Muttersubstanz als auch des Desmethyl-Metaboliten katalysiert.

Doxepin ist als Gemisch aus 85% E-Doxepin und 15% Z-Doxepin im Handel. Eine stereoselektive Analyse zeigte, dass CYP2D6 nur die Pharmakokinetik von E-Doxepin und CYP2C19 nur die von Z-Doxepin beeinflußt. Beide Stereoisomere zeigen pharmakologische Effekte, wobei dem Z-Isomer mehr antidepressive Eigenschaften zugeschrieben werden [Otsuki, 1972, Ribbentrop, 1965, Schaumann, 1966]. Der Einfluss des CYP2D6 -Genotyps auf den Verlauf der Plasmakonzentrationen von razemischem Doxepin über die Zeit ist in Abb. 8 für 8 Schnell-, 8 intermediäre und 8 Langsam-Metabolisierer von CYP2D6 dargestellt. Die Langsam-Metabolisierer haben höhere Plasmakonzentrationen und eine längere Eliminationsdauer.

Abb. 8: Plasmakonzentrations-Zeitverläufe (Mittelwertskurven) nach Einnahme einer Dosis von 75 mg Doxepin in gesunden Probanden, die Langsam-, Intermediär und Schnell-Metabolisierern bezüglich CYP2D6 waren (n=8 für jede Gruppe).


[Seite 29↓]

Der Einfluss von CYP2C9 auf den Metabolismus von Doxepin und Trimipramin wurde mit Hilfe dreier Träger des Genotyps CYP2C9*3/*3 untersucht. Für Doxepin zeigte sich eine Erniedrigung der Clearance des E-Stereoisomers, während für Trimipramin keine signifikant niedrigere Clearance zu beobachten war.

3.3 Metaanalyse pharmakogenetischer Daten in der Therapie mit Psychopharmaka (P10, 11)

Insgesamt wurden 32 Antidepressiva und 25 Antipsychotika in die Datenabfrage einbezogen. Für 34 Wirkstoffe wurden pharmakokinetische Daten gefunden, die sich auf CYP-Polymorphismen beziehen, wobei sich bei 14 von 21 Antidepressiva und 8 von 13 Antipsychotika signifikante Einflüsse des CYP2D6 - oder CYP2C19 -Genotyps auf pharmako­kinetische Parameter wie Clearance, AUC oder Talspiegel zeigten. Basierend auf diesen Daten wurden Dosierungsanpassungen für die unterschiedlichen Metabolisierergruppen von CYP2D6 bzw. CYP2C19 ausgerechnet. Abb. 9 zeigt die Dosisanpassungen, die für PMs und EMs in den einzelnen Studien mit trizyklischen Antidepressiva ermittelt wurden. Die Dosierungsanpassungen wurden für alle vorhandenen Einzelstudien berechnet. Studien, die Daten zu aktiven Metaboliten enthielten, oder enantioselektive Analysen durchführten sowie die Art der Dosierung (multiple Dosierung versus Einmalgabe) in den Studien wurde dabei nicht unterschieden. Die Größe der Quadrate ist proportional der Fallzahl der Studie. Man erkennt eine gute Übereinstimmung der Studienergebnisse.

Abb. 10 präsentiert die für jede Substanz aus den jeweiligen Studien gewonnenen Dosisanpassungen für 11 Antidepressiva. Die Studien wurden wie folgt in der Berechnung der Dosisanpassungen berücksichtigt: Wenn es Studien mit Mehrfachgabe des jeweiligen Medikamentes gab, wurden nur diese einbezogen. Es wurden, wenn vorhanden, Daten zur aktiven Medikamentenfraktion (also etwa die Summe aus aktivem Metaboliten und Muttersubstanz) verwendet. Studien, die diese Daten nicht hatten, wurden dann weggelassen. Für Amitriptylin, Clomipramin und Mianserin wurden die Dosierungsanpassungen basierend auf der Summe von Hauptmetabolit und Muttersubstanz berechnet [Kirchheiner, 2001].


[Seite 30↓]

Abb. 9: Aus den Daten unterschiedlicher Studien berechnete Dosisanpassungen zur Berücksichtigung des CYP2D6 -Polymorphismus. Jedes Quadrat entspricht dem Ergebnis einer Studie. Die Größe der Quadrate ist proportional zur Fallzahl. Schwarze Quadrate - Langsam-Metabolisierer (PM), weiße Quadrate - Schnellmetabolisierer (EM). Die dieser Darstellung zugrunde liegenden Originaldaten entstammen den Publikationen [Balant Gorgia, 1982, Baumann, 1986, Bergmann, 2001, Bertilsson, 1980, Brøsen, 1986, Brøsen, 1986, Dahl, 1996, Dalén, 1998, Duag, 1999, Eap, 2000, Kirchheiner, 2002, Kirchheiner, 2003, Mellström, 1981, Mellström, 1983, Mellström, 1986, Morita, 2000, Nielsen, 1992, Nielsen, 1994, Nielsen, 1994, Spina, 1987, Spina, 1997, Steiner, 1987, Suzuki, 1997, Yue, 1998].


[Seite 31↓]

Abb. 10: Dosierungsanpassungen von Antidepressiva in Abhängigkeit vom CYP2D6-Genotyp. PM: Langsam-Metabolisierer, IM: Intermediär-Metabolisierer, EM: Schnell-Metabolisierer und UM: Ultraschnell-Metabolisierer. Die Daten zu den UMs wurden für diese Abbildung unter Annahme eines linearen Gen-Dosis-Effektes extrapoliert. Wenn es Studien mit Mehrfachgabe des jeweiligen Medikamentes gab, wurden nur diese einbezogen. Für Amitriptylin, Clomipramin und Mianserin wurden die Dosierungsanpassungen basierend auf der Summe von Hauptmetabolit und Muttersubstanz berechnet und es sind nur die Studien eingegangen, die diese Daten gemessen hatten [Kirchheiner, 2001].

Die Auswertung der Daten zur Bedeutung des CYP2D6-Polymorphismus für Therapieerfolg und unerwünschte Arzneimittelwirkungen zeigte, dass nur sehr wenige Studien diese Fragen überhaupt untersucht hatten. Die meisten Studien wurden bei Gesunden durchgeführt, und von den Studien, die Wirksamkeit oder Nebenwirkungen mittels der Hamilton-Skala [Hamilton, 1980] oder mittels systematischer Erfassungen von Nebenwirkungen an Patienten durchgeführt hatten, waren mangels zu geringer Fallzahlen keine definitiven Aussagen abzuleiten [Baumann, 1986, Dahl, 1994, Koyama, 1996, Lessard, 1999, Mihara, 1997, Morinobu, 1997, Spina, 1997].

Systematische Untersuchungen zum Einfluß genetischer Varianten auf die Wirksamkeit von Antidepressiva wurden u. a. zu Polymorphismen in Serotonin- und Dopamin-Rezetorsubtypen, sowie in Serotonin- und Dopamin-Transportern durchgeführt. Die Ergebnisse lassen nur schwache Effekte einzelner Genotypen auf den Therapieerfolg erkennen. In Abb. 11 sind Daten zum Erfolg einer Therapie mit Clozapin in Abhängigkeit von Polymorphismen serotonerger und dopaminerger Rezeptoren dargestellt. Die Studiengröße ist in Form der Größe der schwarzen Quadrate abgebildet. Man erkennt, dass die meisten Studien [Seite 32↓] eine geringe Effektgröße der einzelnen Genotypen auf die Response zeigen (Odds ratio < 2) und dass teilweise widersprüchliche Ergebnisse vorhanden sind. Abgebildet sind Rezeptoren, von denen man vermutet, dass sie direkt an der Wirkung von Clozapin beteiligt sind mit folgenden Polymorphismen: der Aminsäureaustausch Cystein→ Serin in Codon 23 des Serotonin-2C-Rezeptors (HTR2C Cys23Ser), der Basenaustausch Thymin→ Cytosin an Position 102 (HTR2A 102T>C) und der Aminosäureaustausch HistidinThymin in Codon 452 des Serotonin-2A-Rezeptors (HTR2A His452Tyr) sowie der 48-Basenpaar-Tandem-Repeat im Dopamin-D4-Rezeptor (DRD4 48-bp VNTR) und der Aminosäureaustausch Serin nach Glycin in Codon 9 des Dopamin-D3-Rezeptors (DRD3 Ser9Gly). Die Ergebnisse dieser systematischen Recherche sowie aller weiterer Daten zu Genotyp-bedingten Unterschieden in Wirksamkeit und Nebenwirkungen von Antidepressiva und Antipsychotika wurden in einem weiteren systematischen Review für die Zeitschrift Molecular Psychiatry zusammengefasst (P11). Dabei zeigte sich, dass derzeit aus den Ergebnissen genetischer Studien zu pharmakodynamischen Varianten keine Therapieempfehlungen abgeleitet werden können, da entweder zu wenig Daten vorliegen, oder Assoziationen beschrieben werden, die in der Folge nicht repliziert werden konnten. Der durch einen Genotyp verursachte Unterschied in Therapieerfolg oder in Nebenwirkungen war durchwegs gering, so dass sehr wahrscheinlich kein monogenetischer Einfluss vorliegt. Damit können aber auch keine Therapieentscheidungen aus den Ergebnissen abgeleitet werden. In Zukunft mag die Untersuchung von mehreren Genotypen gleichzeitig sowie von Gen-Interaktionen und das Studium weiterer in die Arzneimittelwirkung involvierter Varianten ein vollständigeres Bild des genetischen Einflusses auf den individuellen Therapieerfolg geben.


[Seite 33↓]

Abb. 11: Darstellung des Einflusses (quantifiziert als Odds Ratio) genetischer Polymorphismen in Serotonin- und Dopaminrezeptoren auf die Clozapin-Wirkung. Abgebildet sind Rezeptoren, von denen man vermutet, dass sie direkt an der Wirkung von Clozapin beteiligt sind mit folgenden Polymorphismen: der Aminosäureaustausch Cystein zu Serin in Codon 23 des Serotonin-2C-Rezeptors (HTR2C Cys23Ser), der Basenaustausch Thymin nach Cytosin an Position 102 (HTR2A 102T>C) und der Aminosäureaustausch Histidin zu Thymin in Codon 452 des Serotonin-2A-Rezeptors (HTR2A His452Tyr), sowie der 48-Basenpaar-Tandem-Repeat im Dopamin-D4-Rezeptor (DRD4 48-bp VNTR) und der Aminosäureaustausch Serin nach Glycin in Codon 9 des Dopamin-D3-Rezeptors (DRD3 Ser9Gly). Die Fallzahl der Studien ist in Form der Größe der schwarzen Quadrate dargestellt.


© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.
DiML DTD Version 3.0Zertifizierter Dokumentenserver
der Humboldt-Universität zu Berlin
HTML-Version erstellt am:
16.06.2004