Studies on CYP2C8-mediated drug interactions

Useiden lääkkeiden yhtäaikainen käyttö on nykyään hyvin yleistä, mikä lisää lääkeaineiden haitallisten yhteisvaikutusten riskiä. Lääkeaineiden poistumisessa elimistöstä ovat tärkeässä osassa niitä hajottavat (metaboloivat) maksan sytokromi P450 (CYP) entsyymit. Vasta aivan viime vuosina on havaittu, että CYP2C8-entsyymillä voi olla tärkeä merkitys mm. lääkeaineyhteisvaikutuksissa. Eräät lääkeaineet voivat estää (inhiboida) CYP2C8-entsyymin kautta tapahtuvaa metaboliaa. Tässä työssä selvitettiin CYP2C8-entsyymiä estävien lääkkeiden vaikutusta sellaisten lääkeaineiden pitoisuuksiin, joiden aikaisemman tiedon perusteella arveltiin metaboloituvan CYP2C8-välitteisesti. Näiden lääkeaineiden metaboliaa tutkittiin myös koeputkiolosuhteissa (in vitro -menetelmillä). Lisäksi CYP2C8-entsyymiä estävän lipidilääke gemfibrotsiilin yhteisvaikutusmekanismia tutkittiin selvittämällä interaktion säilymistä koehenkilöillä gemfibrotsiilin annostelun lopettamisen jälkeen. Yhteisvaikutuksia tutkittiin terveillä vapaaehtoisilla koehenkilöillä käyttäen vaihtovuoroista koeasetelmaa. Koehenkilöille annettiin CYP2C8-entsyymiä estävää lääkitystä muutaman päivän ajan ja tämän jälkeen kerta-annos tutkimuslääkettä. Koehenkilöiltä otettiin useita verinäytteitä, joista määritettiin lääkepitoisuudet nestekromatografisilla tai massaspektrometrisillä menetelmillä. Gemfibrotsiili nosti ripulilääke loperamidin pitoisuudet keskimäärin kaksinkertaiseksi. Gemfibrotsiili lisäsi, mutta vain hieman, kipulääke ibuprofeenin pitoisuuksia, eikä sillä ollut mitään vaikutusta unilääke tsopiklonin pitoisuuksiin toisin kuin aiemman kirjallisuuden perusteella oli odotettavissa. Toinen CYP2C8-estäjä, mikrobilääke trimetopriimi, nosti diabeteslääke pioglitatsonin pitoisuuksia keskimäärin noin 40 %. Gemfibrotsiili nosti diabeteslääke repaglinidin pitoisuudet 7-kertaiseksi ja tämä yhteisvaikutus säilyi lähes yhtä voimakkaana vielä 12 tunnin päähän viimeisestä gemfibrotsiiliannoksesta. Tehdyt havainnot ovat käytännön lääkehoidon kannalta merkittäviä ja ne selvittävät CYP2C8-entsyymin merkitystä useiden lääkkeiden metaboliassa. Gemfibrotsiilin tai muiden CYP2C8-entsyymiä estävien lääkkeiden yhteiskäyttö loperamidin kanssa voi lisätä loperamidin tehoa tai haittavaikutuksia. Toisaalta CYP2C8-entsyymin osuus tsopiklonin ja ibuprofeenin metaboliassa näyttää olevan pieni. Trimetopriimi nosti kohtalaisesti pioglitatsonin pitoisuuksia, ja kyseisten lääkkeiden yhteiskäyttö voi lisätä pioglitatsonin annosriippuvaisia haittavaikutuksia. Gemfibrotsiili-repaglinidi-yhteisvaikutuksen päämekanismi in vivo näyttää olevan CYP2C8-entsyymin palautumaton esto. Tämän vuoksi gemfibrotsiilin estovaikutus ja yhteisvaikutusriski säilyvät pitkään gemfibrotsiilin annostelun lopettamisen jälkeen, mikä tulee ottaa huomioon käytettäessä sitä CYP2C8-välitteisesti metaboloituvien lääkkeiden kanssa.

Cytochrome P450 (CYP) 2C8 is involved in the metabolism of several clinically used drugs, including paclitaxel, repaglinide and rosiglitazone. Drug interactions caused by inhibition or induction of CYP2C8 can cause considerable variation in the effective exposure to its substrates. The aim of this work was to investigate the effect of model inhibitors of CYP2C8 on the pharmacokinetics of loperamide, zopiclone, ibuprofen and pioglitazone, in order to characterise the role of CYP2C8 in their metabolism. Gemfibrozil and trimethoprim were used as model inhibitors of CYP2C8. In addition, the effect of the CYP2C8*3 allele on the pharmacokinetics of pioglitazone was investigated. Finally, the effect of dosing interval between gemfibrozil and repaglinide was studied in relation to the gemfibrozil-repaglinide interaction. Studies I to V were randomised crossover studies with 2 to 5 phases. 10 to 16 healthy volunteers participated in each study. Pre-treatment with a clinically relevant dose of inhibitor (gemfibrozil, itraconazole or trimethoprim) was followed by a single oral dose of the study drug (loperamide, zopiclone, ibuprofen, pioglitazone or repaglinide). Thereafter, blood and urine samples were collected for the determination of drug concentrations. The pharmacodynamics of loperamide and zopiclone were assessed by psychomotor tests and subjective evaluations, and that of repaglinide by blood glucose measurements. Additionally, the metabolism of zopiclone and pioglitazone was studied in vitro in studies II and IV. Gemfibrozil, itraconazole and their combination raised the area under the concentration-time curve (AUC) of loperamide 2.2- (P < 0.05), 3.8- (P < 0.001) and 12.6-fold (P < 0.001), respectively, compared to placebo. Gemfibrozil had no effect on the pharmacokinetics of parent zopiclone. On the other hand, gemfibrozil raised the AUC of R-ibuprofen by 34% (P < 0.001) and increased its elimination half-life (t½) from 2.9 to 4.5 hours (P < 0.001), with only minor effects on the S-enantiomer of ibuprofen. Trimethoprim raised the AUC of pioglitazone by 42% (P < 0.001) and prolonged its dominant t½ from 3.9 to 5.1 hours (P < 0.001), but had no effect on its peak plasma concentration (Cmax). The CYP2C8*3 allele was associated with a decreased AUC of pioglitazone compared to the subjects with the reference genotype (CYP2C8*1/*1), and after correction for weight, this difference was statistically significant (P < 0.05). The gemfibrozil-repaglinide interaction persisted up to a 12 hour dosing interval between gemfibrozil and repaglinide. Gemfibrozil ingested simultaneously with or 3, 6, or 12 hours before repaglinide increased repaglinide AUC0-∞ 7.0-, 6.5-, 6.2- and 5.0-fold, respectively (P < 0.001), and the Cmax of repaglinide increased about two-fold in all gemfibrozil phases (P < 0.001), compared to control. During repaglinide administration, the mean blood glucose concentration from 0 to 9 hours decreased in each of the gemfibrozil phases, compared to control (P < 0.005), whereas the pharmacodynamics of loperamide and zopiclone were not affected by the pre-treatment drugs. In vitro, zopiclone (500 nM) elimination was not affected by the CYP2C8 inhibitors montelukast and gemfibrozil, but the CYP3A4 inhibitors itraconazole and ketoconazole markedly inhibited its elimination. Pioglitazone metabolite M-IV formation was inhibited by trimethoprim in pooled human liver microsomes (HLM) and recombinant human CYP2C8 (rhCYP2C8). At clinically relevant concentrations of pioglitazone, CYP2C8 was predominantly responsible for M-IV formation, whereas at higher concentrations the role of CYP3A4 increased. These studies clarify the role of CYP2C8 in the metabolism of several drugs. The concentrations of loperamide and R-ibuprofen were found to be increased by the CYP2C8 inhibitor gemfibrozil, indicating that CYP2C8 participates in the metabolism of these drugs in vivo. On the other hand, the metabolism of zopiclone at clinically relevant concentrations was not affected in vivo or in vitro by CYP2C8 inhibition. Trimethoprim moderately raised the plasma concentrations of pioglitazone by inhibiting its CYP2C8-mediated biotransformation. In addition, the CYP2C8*3 allele was associated with increased metabolic clearance of pioglitazone in vivo, which is in line with the results of pharmacogenetic studies on repaglinide and rosiglitazone. The inhibitory effect of gemfibrozil on CYP2C8 persists at least 12 hours, strongly suggesting that the main mechanism of the gemfibrozil-repaglinide interaction is irreversible mechanism-based inhibition of CYP2C8.