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.

Epidemiology and Treatment Options of Primary Biliary Cirrhosis

Primary biliary cirrhosis (PBC) is caused by an autoimmune inflammation of the small bile ducts. It results to destruction of bile ducts, accumulation of the bile in the liver, and cirrhosis. The prevalence and incidence of PBC is increasing in the Western world. The prevalence is highest in the USA (402 per million) and incidence in Scotland (49/million/year). Our aim was to assess the epidemiology of PBC in Finland. Patients for the epidemiological study were searched from the hospital discharge records from year 1988 to 1999.The prevalence rose from 103 to 180/million from 1988 to 1999, an annual increase of 5.1%. The incidence rose from 12 to 17 /million/year, an annual increase of 3.5%. The age at death increased markedly from 65 to 76 years. The risk of liver related deaths diminished over time. The treatment of PBC is based on Ursodeoxycholic acid (UDCA). During 20 years 50% of patients end up with cirrhosis. Our treatment option was to combine budesonide, a potent corticosteroid with a high first pass metabolism in the liver, to UDCA and evaluate the liver effects and systemic effects such as bone mass density (BMD) changes. Our aim was to find out if combination of laboratory tests would serve as a surrogate marker for PBC and help reducing the need for liver biopsy. Non-cirrhotic PBC patients were randomized to receive budesonide 6 mg/day combined to UDCA 15 mg /kg/day or UDCA alone for three years. The combination therapy with UDCA and budesonide was effective: stage improved 22%, fibrosis 25%, and inflammation 32%. In the UDCA group the changes were: 20% deterioriation in stage and 70% in fibrosis, but a 10% improvement in inflammation. BMD in femoral neck decreased by 3.6% in the combination group and by 1.9% in the UDCA group. The reductions in lumbar spine were 2.8% and 0.7%. Pharmacokinetics did not differ between the stages of PBC. HA, PIIINP, bile acids, and AST were significantly different within stages I-III and could differentiate the mild fibrosis (F0F1) from the moderate (F2F3). The combination of these individual markers (PBC-score) further improved the accuracy. The area under the ROC of the PBC score, using a cut of value 66, had a sensitivity of 81.4% and a specificity of 65.2% to classify the stage of PBC. The prevalence of PBC in Finland increases, which results from increasing incidence and improved survival. The combination of budesonide and UDCA improves liver histology compared to UDCA alone in non-cirrhotic stages of PBC. The treatment may reduce BMD. Hyaluronic acid, PIIINP, AST, and bile acids may serve as tools to monitor the treatment response in the early stages of PBC. The budesonide and UDCA combination therapy is an option for those patients who do not receive full response from UDCA and are still at the non-cirrhotic stage of PBC.

Pharmacokinetic interactions of pioglitazone

Pioglitazone is a thiazolidinedione compound used in the treatment of type 2 diabetes. It has been reported to be metabolised by multiple cytochrome P450 (CYP) enzymes, including CYP2C8, CYP2C9 and CYP3A4 in vitro. The aims of this work were to identify the CYP enzymes mainly responsible for the elimination of pioglitazone in order to evaluate its potential for in vivo drug interactions, and to investigate the effects of CYP2C8- and CYP3A4-inhibiting drugs (gemfibrozil, montelukast, zafirlukast and itraconazole) on the pharmacokinetics of pioglitazone in healthy volunteers. In addition, the effect of induction of CYP enzymes on the pharmacokinetics of pioglitazone in healthy volunteers was investigated, with rifampicin as a model inducer. Finally, the effect of pioglitazone on CYP2C8 and CYP3A enzyme activity was examined in healthy volunteers using repaglinide as a model substrate. Study I was conducted in vitro using pooled human liver microsomes (HLM) and human recombinant CYP isoforms. Studies II to V were randomised, placebo-controlled cross-over studies with 2-4 phases each. A total of 10-12 healthy volunteers participated in each study. Pretreatment with clinically relevant doses with the inhibitor or inducer was followed by a single dose of pioglitazone or repaglinide, whereafter blood and urine samples were collected for the determination of drug concentrations. In vitro, the elimination of pioglitazone (1 µM) by HLM was markedly inhibited, in particular by CYP2C8 inhibitors, but also by CYP3A4 inhibitors. Of the recombinant CYP isoforms, CYP2C8 metabolised pioglitazone markedly, and CYP3A4 also had a significant effect. All of the tested CYP2C8 inhibitors (montelukast, zafirlukast, trimethoprim and gemfibrozil) concentration-dependently inhibited pioglitazone metabolism in HLM. In humans, gemfibrozil raised the area under the plasma concentration-time curve (AUC) of pioglitazone 3.2-fold (P < 0.001) and prolonged its elimination half-life (t½) from 8.3 to 22.7 hours (P < 0.001), but had no significant effect on its peak concentration (Cmax) compared with placebo. Gemfibrozil also increased the excretion of pioglitazone into urine and reduced the ratios of the active metabolites M-IV and M-III to pioglitazone in plasma and urine. Itraconazole had no significant effect on the pharmacokinetics of pioglitazone and did not alter the effect of gemfibrozil on pioglitazone pharmacokinetics. Rifampicin decreased the AUC of pioglitazone by 54% (P < 0.001) and shortened its dominant t½ from 4.9 to 2.3 hours (P < 0.001). No significant effect on Cmax was observed. Rifampicin also decreased the AUC of the metabolites M-IV and M-III, shortened their t½ and increased the ratios of the metabolite to pioglitazone in plasma and urine. Montelukast and zafirlukast did not affect the pharmacokinetics of pioglitazone. The pharmacokinetics of repaglinide remained unaffected by pioglitazone. These studies demonstrate the principal role of CYP2C8 in the metabolism of pioglitazone in humans. Gemfibrozil, an inhibitor of CYP2C8, increases and rifampicin, an inducer of CYP2C8 and other CYP enzymes, decreases the plasma concentrations of pioglitazone, which can necessitate blood glucose monitoring and adjustment of pioglitazone dosage. Montelukast and zafirlukast had no effects on the pharmacokinetics of pioglitazone, indicating that their inhibitory effect on CYP2C8 is negligible in vivo. Pioglitazone did not increase the plasma concentrations of repaglinide, indicating that its inhibitory effect on CYP2C8 and CYP3A4 is very weak in vivo.

Tacrolimus ointment for long-term treatment of atopic dermatitis

Atopic dermatitis (AD) or atopic eczema is characterised by a superficial skin inflammation with an overall Th2 cell dominance and impaired function of the epidermal barrier. Patients also are at an increased risk for asthma and allergic rhinitis. Treatment with tacrolimus ointment inhibits T cell activation and blocks the production of several inflammatory cytokines in the skin, without suppressing collagen synthesis. The aims of this thesis were to determine: (1) long-term efficacy, safety, and effects on cell-mediated immunity and serum IgE levels in patients with moderate-to-severe AD treated for 1 year with tacrolimus ointment or a corticosteroid regimen, (2) the 10-year outcome of eczema, respiratory symptoms, and serum IgE levels in AD patients initially treated long-term with tacrolimus ointment, and (3) pharmacokinetics and long-term safety and efficacy of 0.03% tacrolimus ointment in infants under age 2 with AD. Cell-mediated immunity, reflecting Th1 cell reactivity, was measured by recall antigens and was at baseline lower in patients with AD compared to healthy controls. Treatment with either 0.1% tacrolimus ointment or a corticosteroid regimen for one year enhanced recall antigen reactivity. Transepidermal water loss (TEWL), an indicator of skin barrier function, decreased at months 6 and 12 in both tacrolimus- and corticosteroid-treated patients; TEWL for the head and neck was significantly lower in tacrolimus-treated patients. Patients in the 10-year open follow-up study showed a decrease in affected body surface area from a baseline 19.0% to a 10-year 1.6% and those with bronchial hyper-responsiveness at baseline showed an increase in the provocative dose of inhaled histamine producing a 15% decrease in FEV1, indicating less hyper-responsiveness. Respiratory symptoms (asthma and rhinitis) reported by the patient decreased in those with active symptoms at baseline. A good treatment response after one year of tacrolimus treatment predicted a good treatment response throughout the 10-year follow-up and a decrease in total serum IgE levels at the 10-year follow-up visit. The 2-week pharmacokinetic and the long-term study with 0.03% tacrolimus ointment showed good and continuous improvement of AD in the infants. Tacrolimus blood levels were throughout the study low and treatment well tolerated. This thesis underlines the importance of effective long-term topical treatment of AD. When the active skin inflammation decreases, cell-mediated immunity of the skin improves and a secondary marker for Th2 cell reactivity, total serum IgE, decreases. Respiratory symptoms seem to improve when the eczema area decreases. All these effects can be attributed to improvement of skin barrier function. One potential method to prevent a progression from AD to asthma and allergic rhinitis may be avoidance of early sensitisation through the skin, so early treatment of AD in infants is crucial. Long-term treatment with 0.03% tacrolimus ointment was effective and safe in infants over age 3 months.

Pharmacokinetic interactions affecting the antidiabetic repaglinide

Introduction Repaglinide is a short-acting drug, used to reduce postprandial hyperglycaemia in type 2 diabetic patients. Repaglinide is extensively metabolised, and its oral bioavailability is about 60%; its metabolites are mainly excreted into bile. In previous studies, the cytochrome P450 (CYP) 3A4 inhibitors itraconazole and clarithromycin have moderately increased the area under the concentration-time curve (AUC) of repaglinide. Gemfibrozil, a CYP2C8 inhibitor, has greatly increased repaglinide AUC, enhancing and prolonging its blood glucose-lowering effect. Rifampicin has decreased the AUC and effects of repaglinide. Aims The aims of this work were to investigate the contribution of CYP2C8 and CYP3A4 to the metabolism of repaglinide, and to study other potential drug interactions affecting the pharmacokinetics of repaglinide, and the mechanisms of observed interactions. Methods The metabolism of repaglinide was studied in vitro using recombinant human CYP enzymes and pooled human liver microsomes (HLM). The effect of trimethoprim, cyclosporine, bezafibrate, fenofibrate, gemfibrozil, and rifampicin on the metabolism of repaglinide, and the effect of fibrates and rifampicin on the activity of CYP2C8 and CYP3A4 were investigated in vitro. Randomised, placebo-controlled cross-over studies were carried out in healthy human volunteers to investigate the effect of bezafibrate, fenofibrate, trimethoprim, cyclosporine, telithromycin, montelukast and pioglitazone on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of repaglinide. Pretreatment with clinically relevant doses of the study drug or placebo was followed by a single dose of repaglinide, after which blood and urine samples were collected to determine pharmacokinetic and pharmacodynamic parameters. Results In vitro, the contribution of CYP2C8 was similar to that of CYP3A4 in the metabolism of repaglinide (< 2 μM). Bezafibrate, fenofibrate, gemfibrozil, and rifampicin moderately inhibited CYP2C8 and repaglinide metabolism, but only rifampicin inhibited CYP3A4 in vitro. Bezafibrate, fenofibrate, montelukast, and pioglitazone had no effect on the pharmacokinetics and pharmacodynamics of repaglinide in vivo. The CYP2C8 inhibitor trimethoprim inhibited repaglinide metabolism by HLM in vitro and increased repaglinide AUC by 61% in vivo (P < .001). The CYP3A4 inhibitor telithromycin increased repaglinide AUC 1.8-fold (P < .001) and enhanced its blood glucose-lowering effect in vivo. Cyclosporine inhibited the CYP3A4-mediated (but not CYP2C8-mediated) metabolism of repaglinide in vitro and increased repaglinide AUC 2.4-fold in vivo (P < .001). The effect of cyclosporine on repaglinide AUC in vivo correlated with the SLCO1B1 (encoding organic anion transporting polypeptide 1, OATP1B1) genotype. Conclusions The relative contributions of CYP2C8 and CYP3A4 to the metabolism of repaglinide are similar in vitro, when therapeutic repaglinide concentrations are used. In vivo, repaglinide AUC was considerably increased by inhibition of both CYP2C8 (by trimethoprim) and CYP3A4 (by telithromycin). Cyclosporine raised repaglinide AUC even higher, probably by inhibiting the CYP3A4-mediated biotransformation and OATP1B1-mediated hepatic uptake of repaglinide. Bezafibrate, fenofibrate, montelukast, and pioglitazone had no effect on the pharmacokinetics of repaglinide, suggesting that they do not significantly inhibit CYP2C8 or CYP3A4 in vivo. Coadministration of drugs that inhibit CYP2C8, CYP3A4 or OATP1B1 may increase the plasma concentrations and blood glucose-lowering effect of repaglinide, requiring closer monitoring of blood glucose concentrations to avoid hypoglycaemia, and adjustment of repaglinide dosage as necessary.

Levosimendan in patients with ischaemic heart disease

Levosimendan is a drug developed for the treatment of heart failure. Its mechanism of action includes calcium sensitization of contractile proteins and the opening of ATP-sensitive potassium channels. The combination of positive inotropy with possible anti-ischaemic effects via potassium channel opening may offer benefits in comparison with currently available intravenous inotropes, which are contraindicated in patients with ongoing myocardial ischaemia. The active levosimendan metabolite OR-1896 significantly prolongs the duration of the haemodynamic effects of levosimendan. The aims of the present study were to investigate: 1) the clinical effects and safety of intravenous and oral levosimendan and 2) the pharmacodynamics and pharmacokinetics of intravenous and oral levosimendan and its metabolites in patients with ischaemic heart disease. Levosimendan was administered intravenously or orally in four studies to 557 patients with ischaemic heart disease with or without concomitant heart failure. One study included patients with acute myocardial infarction, while the other three studies included stable ischaemic patients. Non-invasive haemodynamic measurements were used in all studies, and blood samples for pharmacokinetics were drawn in three studies. Safety was followed by ECG recordings, adverse event inquiries and laboratory assessments. Intravenous levosimendan, administered as a 6-hour infusion did not cause clinically significant hypotension or ischaemia in comparison with placebo and reduced worsening heart failure and short- and long-term mortality. Increase in incidence of hypotension and ischaemia was seen only with the highest dose (0.4 µg/kg/min). Both intravenous and oral levosimendan possessed a moderate positive inotropic effect. Vasodilatory effect was more pronounced with intravenous levosimendan. A chronotropic effect was seen in all studies; however, it was not accompanied by any increase in arrhythmic events. The formation of levosimendan metabolites after oral dosing increased linearly with the daily dose of the parent drug, leading to increased inotropic and chronotropic response. Levosimendan was well tolerated in all studies. In conclusion, levosimendan was safe and effective in the treatment of patients with acute or chronic ischaemia. The risk-benefit ratio of intravenous levosimendan is favourable up to the dose of 0.2 µg/kg/min. The daily dose of oral levosimendan in patients with ischaemic heart failure should not exceed 4 mg due to an increase in chronotropic response.

Individualized immunosuppression after renal transplantation in childhood

Pediatric renal transplantation (TX) has evolved greatly during the past few decades, and today TX is considered the standard care for children with end-stage renal disease. In Finland, 191 children had received renal transplants by October 2007, and 42% of them have already reached adulthood. Improvements in treatment of end-stage renal disease, surgical techniques, intensive care medicine, and in immunosuppressive therapy have paved the way to the current highly successful outcomes of pediatric transplantation. In children, the transplanted graft should last for decades, and normal growth and development should be guaranteed. These objectives set considerable requirements in optimizing and fine-tuning the post-operative therapy. Careful optimization of immunosuppressive therapy is crucial in protecting the graft against rejection, but also in protecting the patient against adverse effects of the medication. In the present study, the results of a retrospective investigation into individualized dosing of immunosuppresive medication, based on pharmacokinetic profiles, therapeutic drug monitoring, graft function and histology studies, and glucocorticoid biological activity determinations, are reported. Subgroups of a total of 178 patients, who received renal transplants in 1988 2006 were included in the study. The mean age at TX was 6.5 years, and approximately 26% of the patients were <2 years of age. The most common diagnosis leading to renal TX was congenital nephrosis of the Finnish type (NPHS1). Pediatric patients in Finland receive standard triple immunosuppression consisting of cyclosporine A (CsA), methylprednisolone (MP) and azathioprine (AZA) after renal TX. Optimal dosing of these agents is important to prevent rejections and preserve graft function in one hand, and to avoid the potentially serious adverse effects on the other hand. CsA has a narrow therapeutic window and individually variable pharmacokinetics. Therapeutic monitoring of CsA is, therefore, mandatory. Traditionally, CsA monitoring has been based on pre-dose trough levels (C0), but recent pharmacokinetic and clinical studies have revealed that the immunosuppressive effect may be related to diurnal CsA exposure and blood CsA concentration 0-4 hours after dosing. The two-hour post-dose concentration (C2) has proved a reliable surrogate marker of CsA exposure. Individual starting doses of CsA were analyzed in 65 patients. A recommended dose based on a pre-TX pharmacokinetic study was calculated for each patient by the pre-TX protocol. The predicted dose was clearly higher in the youngest children than in the older ones (22.9±10.4 and 10.5±5.1 mg/kg/d in patients <2 and >8 years of age, respectively). The actually administered oral doses of CsA were collected for three weeks after TX and compared to the pharmacokinetically predicted dose. After the TX, dosing of CsA was adjusted according to clinical parameters and blood CsA trough concentration. The pharmacokinetically predicted dose and patient age were the two significant parameters explaining post-TX doses of CsA. Accordingly, young children received significantly higher oral doses of CsA than the older ones. The correlation to the actually administered doses after TX was best in those patients, who had a predicted dose clearly higher or lower (> ±25%) than the average in their age-group. Due to the great individual variation in pharmacokinetics standardized dosing of CsA (based on body mass or surface area) may not be adequate. Pre-Tx profiles are helpful in determining suitable initial CsA doses. CsA monitoring based on trough and C2 concentrations was analyzed in 47 patients, who received renal transplants in 2001 2006. C0, C2 and experienced acute rejections were collected during the post-TX hospitalization, and also three months after TX when the first protocol core biopsy was obtained. The patients who remained rejection free had slightly higher C2 concentrations, especially very early after TX. However, after the first two weeks also the trough level was higher in the rejection-free patients than in those with acute rejections. Three months after TX the trough level was higher in patients with normal histology than in those with rejection changes in the routine biopsy. Monitoring of both the trough level and C2 may thus be warranted to guarantee sufficient peak concentration and baseline immunosuppression on one hand and to avoid over-exposure on the other hand. Controlling of rejection in the early months after transplantation is crucial as it may contribute to the development of long-term allograft nephropathy. Recently, it has become evident that immunoactivation fulfilling the histological criteria of acute rejection is possible in a well functioning graft with no clinical sings or laboratory perturbations. The influence of treatment of subclinical rejection, diagnosed in 3-month protocol biopsy, to graft function and histology 18 months after TX was analyzed in 22 patients and compared to 35 historical control patients. The incidence of subclinical rejection at three months was 43%, and the patients received a standard rejection treatment (a course of increased MP) and/or increased baseline immunosuppression, depending on the severity of rejection and graft function. Glomerular filtration rate (GFR) at 18 months was significantly better in the patients who were screened and treated for subclinical rejection in comparison to the historical patients (86.7±22.5 vs. 67.9±31.9 ml/min/1.73m2, respectively). The improvement was most remarkable in the youngest (<2 years) age group (94.1±11.0 vs. 67.9±26.8 ml/min/1.73m2). Histological findings of chronic allograft nephropathy were also more common in the historical patients in the 18-month protocol biopsy. All pediatric renal TX patients receive MP as a part of the baseline immunosuppression. Although the maintenance dose of MP is very low in the majority of the patients, the well-known steroid-related adverse affects are not uncommon. It has been shown in a previous study in Finnish pediatric TX patients that steroid exposure, measured as area under concentration-time curve (AUC), rather than the dose correlates with the adverse effects. In the present study, MP AUC was measured in sixteen stable maintenance patients, and a correlation with excess weight gain during 12 months after TX as well as with height deficit was found. A novel bioassay measuring the activation of glucocorticoid receptor dependent transcription cascade was also employed to assess the biological effect of MP. Glucocorticoid bioactivity was found to be related to the adverse effects, although the relationship was not as apparent as that with serum MP concentration. The findings in this study support individualized monitoring and adjustment of immunosuppression based on pharmacokinetics, graft function and histology. Pharmacokinetic profiles are helpful in estimating drug exposure and thus identifying the patients who might be at risk for excessive or insufficient immunosuppression. Individualized doses and monitoring of blood concentrations should definitely be employed with CsA, but possibly also with steroids. As an alternative to complete steroid withdrawal, individualized dosing based on drug exposure monitoring might help in avoiding the adverse effects. Early screening and treatment of subclinical immunoactivation is beneficial as it improves the prospects of good long-term graft function.

Pharmacogenetics of SLCO1B1: Population genetics and effect on statins

Kohonneiden kolesterolipitoisuuksien alentamisessa käytettävien statiinien hyödyt sydän- ja verisuonisairauksien estossa on vahvasti osoitettu ja niiden käyttö on niin Suomessa kuin muuallakin maailmassa kasvanut voimakkaasti – Suomessa statiininkäyttäjiä on noin 600 000. Statiinilääkitys on pitkäaikaisessakin käytössä melko hyvin siedetty, mutta yleisimpinä haittavaikutuksina voi ilmetä lihasheikkoutta, -kipua ja -kramppeja, jotka voivat edetä jopa henkeä uhkaavaksi lihasvaurioksi. Lihashaittariski suurenee suhteessa statiiniannokseen ja plasman statiinipitoisuuksiin. Statiinien plasmapitoisuuksissa, tehossa ja haittavaikutusten ilmenemisessä on suuria potilaskohtaisia eroja. SLCO1B1-geenin koodaama OATP1B1-kuljetusproteiini kuljettaa monia elimistön omia aineita ja lääkeaineita verenkierrosta solukalvon läpi maksasoluun, mm. statiineja, joiden kolesterolia alentava vaikutus ja poistuminen elimistöstä tapahtuvat pääosin maksassa. Erään SLCO1B1-geenin nukleotidimuutoksen (c.521T>C) tiedetään heikentävän OATP1B1:n kuljetustehoa. Tässä väitöskirjatyössä selvitettiin SLCO1B1-geenin perinnöllistä muuntelua suomalaisilla ja eri väestöissä maailmanlaajuisesti. Lisäksi selvitettiin SLCO1B1:n muunnosten vaikutusta eri statiinien pitoisuuksiin (farmakokinetiikka) ja vaikutuksiin (farmakodynamiikka) sekä kolesteroliaineenvaihduntaan. Näihin tutkimuksiin valittiin SLCO1B1-genotyypin perusteella terveitä vapaaehtoisia koehenkilöitä, joille annettiin eri päivinä kerta-annos kutakin tutkittavaa statiinia: fluvastatiinia, pravastatiinia, simvastatiinia, rosuvastatiinia ja atorvastatiinia. Verinäytteistä määritettiin plasman statiinien ja niiden aineenvaihduntatuotteiden sekä kolesterolin ja sen muodostumista ja imeytymistä kuvaavien merkkiaineiden pitoisuuksia. Toiminnallisesti merkittävien SLCO1B1-geenimuunnosten esiintyvyydessä todettiin suuria eroja eri väestöjen välillä. Suomalaisilla SLCO1B1 c.521TC-genotyypin (geenimuunnos toisessa vastinkromosomissa) esiintyvyys oli noin 32 % ja SLCO1B1 c.521CC-genotyypin (geenimuunnos molemmissa vastinkromosomeissa) esiintyvyys noin 4 %. Globaalisti geenimuunnosten esiintyvyys korreloi maapallon leveyspiirien kanssa siten, että matalaan transportteriaktiivisuuteen johtavat muunnokset olivat yleisimpiä pohjoisessa ja korkeaan aktiivisuuteen johtavat päiväntasaajan lähellä asuvilla väestöillä. SLCO1B1-genotyypillä oli merkittävä vaikutus statiinien plasmapitoisuksiin lukuun ottamatta fluvastatiinia. Simvastatiinihapon plasmapitoisuudet olivat keskimäärin 220 %, atorvastatiinin 140 %, pravastatiinin 90 % ja rosuvastatiinin 70 % suuremmat c.521CC-genotyypin omaavilla koehenkilöillä verrattuna normaalin c.521TT-genotyypin omaaviin. Genotyypillä ei ollut merkittävää vaikutusta minkään statiinin tehoon tässä kerta-annostutkimuksessa, mutta geenimuunnoksen kantajilla perustason kolesterolisynteesinopeus oli suurempi. Tulokset osoittavat, että SLCO1B1 c.521T>C geenimuunnos on varsin yleinen suomalaisilla ja muilla ei-afrikkalaisilla väestöillä. Tämä geenimuunnos voi altistaa erityisesti simvastatiinin, mutta myös atorvastatiinin, pravastatiinin ja rosuvastatiinin, aiheuttamille lihashaitoille suurentamalla niiden plasmapitoisuuksia. SLCO1B1:n geenimuunnoksen testaamista voidaan tulevaisuudessa käyttää apuna valittaessa sopivaa statiinilääkitystä ja -annosta potilaalle, ja näin parantaa sekä statiinihoidon turvallisuutta että tehoa.

Veri-aivoesteen farmakokineettinen malli permeaation ja efluksin merkityksen tutkimiseen

Veri-aivoeste suojelee aivoja verenkierron vierasaineilta. Veri-aivoestettä tutkivia in vivo ja in vitro -menetelmiä on raportoitu laajasti kirjallisuudessa. Yhdisteiden farmakokinetiikka aivoissa kuvaavia tietokonemalleja on esitetty vain muutamia. Tässä tutkimuksessa kerättiin kirjallisuudesta aineisto eri in vitro ja in vivo -menetelmillä määritetyistä veri-aivoesteen permeabiliteettikertoimista. Lisäksi tutkimuksessa rakennettiin kaksi veri-aivoesteen farmakokineettista tietokonemallia, mikrodialyysimalli ja efluksimalli. Mikrodialyysimalli on yksinkertainen kahdesta tilasta (verenkierto ja aivot) koostuva farmakokineettinen malli. Mikrodialyysimallilla simuloitiin in vivo määritettyjen parametrien perusteella viiden yhdisteen pitoisuuksia rotan aivoissa ja verenkierrossa. Mallilla ei saatu täsmällisesti in vivo -tilannetta vastaavia pitoisuuskuvaajia johtuen mallin rakenteessa tehdyistä yksinkertaistuksista, kuten aivokudostilan ja kuljetinproteiinien kinetiikan puuttuminen. Efluksimallissa on kolme tilaa, verenkierto, veri-aivoesteen endoteelisolutila ja aivot. Efluksimallilla tutkittiin teoreettisten simulaatioiden avulla veri-aivoesteen luminaalisella membraanilla sijaitsevan aktiivisen efluksiproteiinin ja passiivisen permeaation merkitystä yhdisteen pitoisuuksiin aivojen solunulkoisessa nesteessä. Tutkittava parametri oli vapaan yhdisteen pitoisuuksien suhde aivojen ja verenkierron välillä vakaassa tilassa (Kp,uu). Tuloksissa havaittiin efluksiproteiinin vaikutus pitoisuuksiin Michaelis-Mentenin kinetiikan mukaisesti. Efluksimalli sopii hyvin teoreettisten simulaatioiden tekemiseen. Malliin voidaan lisätä aktiivisia kuljettimia. Teoreettisten simulaatioiden avulla voidaan yhdistää in vitro ja in vivo tutkimuksien tuloksia ja osatekijöitä voidaan tutkia yhdessä simulaatiossa.

Geriatrisen lääkehoidon koulutustarpeet perusterveydenhuollossa - Moniammatillisen täydennyskoulutuksen suunnittelu LOST-alueen kotihoidon henkilöstölle

Sosiaali- ja terveysministeriön 2006 julkaiseman vanhustyön ja geriatrisen lääkehoidon kehittämistä koskevan selvityksen yhtenä tärkeänä huolenaiheena oli iäkkäiden lääkehoidon useat epäkohdat, kuten iäkkäitä hoitavien hoitajien lääkeosaamiseen liittyvät puutteet ja ongelmat. Yksi keino parantaa iäkkäitä hoitavien eri tahojen lääkehoito-osaamista on täydennyskoulutus, johon kaikilla sosiaali- ja terveydenhuollon ammattiryhmillä on oikeus ja velvollisuus. Täydennyskoulutuksella pystytään myös kehittämään organisaatioiden toimintaa ja tuottamaan uusia, parempia palveluita. Tutkimuksessa selvitettiin Lohjan, Siuntion, Inkoon ja Karjalohjan muodostaman sosiaali- ja terveydenhuollon yhteistoiminta-alueen LOSTin kotihoidon yksiköiden iäkkäiden lääkehoitoihin liittyviä koulutustarpeita. Tämän tutkimuksen avulla syvennettiin samalle tutkimusryhmälle tehdyn kyselytutkimuksen tuloksia. Tutkimusaineistona käytettiin LOST-alueen kotihoidon yksiköiden hoitajille (n=150) farmaseutin lopputyönä tehtyä kyselyaineistoa sekä työntekijöille (n=6) ja esimiehille (n=6) tehtyjä erillisiä ryhmäkeskusteluja. Lisäksi näkökulman laajentamiseksi ja moniammatillisuuden korostamiseksi aineistona käytettiin kotihoidon asiakkaita hoitavien lääkärien (n=4) teemahaastatteluja. Kyselyaineistosta analysoitiin erikseen sairaanhoitajien, lähihoitajien ja kodinhoitajien koulutustarpeet. Samat asiat nousivat esille kunkin ammattiryhmän tuloksissa. Tärkeimpinä lääkehoito-osaamiseen liittyvinä teoreettisina koulutettavina asioina kyselystä nousivat esille iäkkäiden farmakokinetiikka ja lääkkeiden käyttöön liittyvät erityispiirteet, lääkkeiden vaikutukset, lääkkeiden haittavaikutukset sekä lääkkeiden yhteisvaikutukset ja yhteensopivuus. Lisäksi teoreettisista taidoista nousi hoitotyön etiikkaan liittyvät tarkkuus ja huolellisuus työssä. Käytännön taidoista tärkeimpinä koulutettavina aiheina kyselystä nousivat asiakkaiden lääkehoidon ja voinnin seuranta, lääkkeiden jakaminen sekä lääkkeiden annosteluun liittyen se, että annostellaan oikeaa lääkettä ja vahvuutta, oikea annos ja oikeaan aikaan sekä oikeat antotavat. Ryhmäkeskusteluista ja lääkärien teemahaastatteluista haettiin syvempää ymmärrystä kyselyn tuloksiin. Yksi tärkeimmistä tämän laadullisen tutkimuksen löydöksistä oli kotihoidon yhteistyöhön liittyvät epäkohdat. Lääkehoitojen toteuttamista ja seurantaa voitaisiin tulosten perusteella parantaa lääkärien ja kotihoidon hoitajien yhteisellä koulutuksella. Tärkeimpiä sairauksia tai oireita, joihin hoitajat toivoisivat yhteisiä toimintakäytäntöjä, ovat diabetes, sydän- ja verisuonisairaudet, kipu, muistisairaudet sekä psyykensairaudet. Lisäksi koulutusaiheiksi tutkimuksesta nousivat iäkkäiden lääkehoidon erityispiirteet, lääkkeiden antoreitit ja lääkemuodot. Kyselyn sekä ryhmäkeskustelujen ja lääkärien teemahaastattelujen tuloksista tehtiin lopuksi synteesi, jonka lopputuloksena LOST-alueen kotihoidon hoitohenkilöstölle sekä kotihoidon lääkäreille koottiin yhteinen tarvelähtöinen täydennyskoulutussuunnitelma. Suunnitelma tehtiin aineistosta nousseiden koulutusaiheiden pohjalta, eikä siihen lisätty aiheita tutkimuksen ulkopuolelta.

Iäkkäiden lääkehoitoihin liittyvien riskien kartoittaminen – Arviointityökalun kehittäminen Delfoi-menetelmällä

Tutkimuksen taustalla on väestön ikääntyminen ja iäkkäiden lisääntynyt lääkkeiden käyttö. Ikääntyminen aiheuttaa elimistössä useita muutoksia, jotka voivat muuttaa lääkevastetta ja altistaa potilaan haittavaikutuksille. Iäkkäillä riski joutua sairaalaan lääkkeen haittavaikutuksen vuoksi on arvioitu olevan neljä kertaa suurempi kuin nuoremmilla. Monet lääkkeiden yhteis- ja haittavaikutukset olisivat ehkäistävissä välttämällä iäkkäillä tiettyjä lääkeaineita. Iäkkäiden lääkehoitojen seurantaa ja arviointia varten on kehitetty erilaisia suosituksia sekä Suomessa että kansainvälisesti. Tutkimuksen tavoitteena oli luoda Suomen oloihin soveltuva, hoitajien koulutettuina käytettävissä oleva, avohoidon yli 65-vuotiaiden iäkkäiden lääkitykseen liittyviä riskejä arvioiva työkalu. Työkalun avulla voitaisiin löytää ne potilaat, joiden lääkitykseen liittyy paljon riskejä. Tutkimuksen aineistona olivat laaja kansainvälinen kirjallisuuskatsaus iäkkäiden lääkehoitoihin liittyvistä tekijöistä sekä asiantuntijakommentoinnit, joiden perusteella luotiin alustava arviointityökalu. Alustava arviointityökalu validoitiin kolmikierroksisella Delfoi-menetelmällä. Delfoi-menetelmä on laadullinen konsensusmenetelmä, joka perustuu asiantuntijoiden arvioihin tutkittavasta asiasta. Kaksi ensimmäistä Delfoi-kierrosta mittasivat alustavan arviointityökalun kohtien soveltuvuutta ja kolmas kierros kohtien tärkeyttä arvioitaessa iäkkään lääkityksiin liittyviä riskejä. Tutkimuksen Delfoi-kierroksien vastaajiksi pyydettiin 33 geriatrian asiantuntijaa, joista vastaajiksi lupautui 11 lääkäriä, 3 proviisoria ja 4 sairaanhoitajaa. Delfoi-kierrosten tuloksia analysoitiin sekä kvantitatiivisesti että kvalitatiivisesti. Tutkimuksen tuloksena saatu arviointityökalu käsittää 19 iäkkäiden lääkehoitoa arvioivaa kohtaa. Asiantuntijapaneelin mukaan kaikki arviointityökalun lääkitykseen liittyviä riskejä mittaavat kohdat ovat tärkeitä tai jokseenkin tärkeitä, joten työkalun voidaan olettaa olevan validi mitattaessa lääkitykseen liittyviä riskejä. Jatkotutkimuksissa työkalun käytettävyyttä sekä riskien mittaamiskykyä tulee testata sekä arviointityökalun käyttäjien että potilaiden keskuudessa. Kehitettyä työkalua voidaan jatkossa hyödyntää esimerkiksi koulutustarkoituksissa sen varsinaisen käyttötarkoituksen lisäksi. Työkalun avulla iäkkäiden lääkehoitoa voidaan tulevaisuudessa toteuttaa entistä turvallisemmin ja tarkoituksenmukaisemmin.

Ketoprofeenin biologinen käytettävyys ja farmakokinetiikka sioilla eri antotavoilla ja ketoprofeeniyliannoksen farmakokinetiikka ja vaikutus munuaisiin lampailla

Ketoprofeeni on yleisesti käytetty ei-steroidinen tulehduskipulääke (NSAID) lampaiden ja sikojen kivunlievityksessä. Tietoa ketoprofeenin oikeista annosmääristä eri eläinlajeilla on saatavilla rajallisesti. Oikeaa lääkeainemäärää ei voida luotettavasti ekstrapoloida toisten eläinlajien tai ihmisten perusteella. Epäillyissä tulehduskipulääkemyrkytyksissä ongelmana on tietää, oliko eläimen saama lääkeannos toksinen. Lampailla tehdyn tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, muuttuuko ketoprofeenin kinetiikka kymmenkertaisella yliannoksella, tutkia yliannoksen vaikutusta munuaisiin ja löytää yksinkertainen tapa diagnosoida yliannos virtsasta. Sioilla tehdyn tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ketoprofeenin biologista käytettävyyttä ja ketoprofeenin farmakokinetiikkaa sioilla intravaskulaarisella, intramuskulaarisella ja peroraalisella annolla. Keskeiset tutkimuksessa määritettävät muuttujat olivat AUC0-_, Cmax ja tmax. Hyötyosuus laskettiin i.v. -annon perusteella. Kuudelle lampaalle annettiin 30 mg/kg i.v. -ketoprofeenia. Ketoprofeenin pitoisuuksia seurattiin 24 tunnin ajan plasmanäytteillä, joiden perusteella määritettiin farmakokineettiset parametrit. Veri- ja virtsanäytteistä tutkittiin muun muassa mahdollisesta munuaisvauriosta kertovia entsyymejä. 24 tunnin kuluttua lääkkeenannosta lampaat lopetettiin ja munuaiset tutkittiin histologisesti. Tutkittaville kahdeksalle sialle annosteltiin 3 mg/kg intravaskulaarista, intramuskulaarista ja oraalista ketoprofeenia sekä 6 mg/kg oraalista ketoprofeenia. Tutkimus suoritettiin satunnaistettuna vaihtovuorotutkimuksena. Ketoprofeenin pitoisuuksia seurattiin plasmanäytteillä 48 tunnin ajan lääkkeenannosta ja kaikille antotavoille laskettiin farmakokineettiset parametrit. Lisäksi tutkittiin valmisteiden biologinen samanarvoisuus. Molempien tutkimusten in vivo -kokeet suoritettiin Eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa. Samoin munuaisten histologinen tutkimus ja virtsasta ja verestä tehdyt määritykset, lukuun ottamatta ketoprofeeninpitoisuuden analysointia. Plasman ketoprofeenipitoisuus analysoitiin korkean erotuskyvyn nestekromatografialla (HPLC). Ketoprofeenimääritykset ja farmakokineettinen analyysi suoritettiin Farmasian tiedekunnassa. Lampaiden kymmenkertainen ketoprofeeniyliannos oli toksinen. Seerumin urea- ja kreatiniinipitoisuus nousivat ja histologisissa näytteissä näkyi akuutti munuaistiehyen vaurio. Useiden entsyymien pitoisuus nousi virtsassa. Selvimmin ja nopeimmin nousi virtsan laktaattidehydrogenaasipitoisuus, jonka määrittäminen vaikuttaa potentiaaliselta tavalta diagnosoida ketoprofeenin toksinen annos. Ketoprofeenin eliminaation puoliintumisaika toksisella annoksella oli samaa suuruusluokkaa kuin aiemmissa tutkimuksissa terapeuttisella annoksella, joten yliannos ei muuttanut ketoprofeenin kinetiikkaa. AUC- ja Cmax -arvot olivat suhteessa suurempia kuin terapeuttisella annoksella, joten tutkimuksen perusteella kyseiset arvot eivät nousseet lineaarisesti annoksen noustessa toksiseksi. Sioille annetut ketoprofeenivalmisteet eivät olleet biologisesti samanarvoisia keskenään. Hyötyosuus oli erittäin hyvä kaikilla antotavoilla. tmax oli kaikilla antotavoilla hieman yli tunnin kuluttua lääkkeenannosta. Oraalisen 3 mg/kg -annoksen Cmax oli 5,1 mg/l ja AUC 32 mg l-1 h ja intramuskulaarisen vastaavat arvot olivat 7,6 mg/l ja 37 mg l-1 h. Oraalisen ketoprofeenin annostasojen AUC- ja Cmax -arvot korreloivat keskenään, joten ketoprofeenin kinetiikka oli lineaarista. Intravaskulaarisen ja oraalisen annon puoliintumisajoissa oli tilastollisesti merkitsevä ero. Ketoprofeenin jakautumistilavuudessa ja puhdistumassa ei ollut tilastollisesti merkitsevää eroa eri antotapojen välillä.

Importance of COMT in the regulation of prefrontal dopamine

The prefrontal cortex (PFC), located in the anterior region of the frontal lobe, is considered to have several key roles in higher cognitive and executive functions. In general, the PFC can be seen as a coordinator of thought and action allowing subjects to behave in a goal-directed manner. Due to its anatomical connections with a variety of cortical and subcortical structures, several neurotransmitters, including dopamine, are involved in the regulation of PFC activity. In general, the majority of released dopamine is cleared by the dopamine transporter (DAT). In the PFC however, the number of presynaptic DAT is diminished, emphasizing the relative importance of catechol-O-methyltransferase (COMT) in dopamine metabolism. As a result, the role of COMT in the etiology of psychotic disorders is under constant debate. The present study investigated the role of COMT in prefrontal cortical dopamine metabolism by different neurochemical methods in COMT knockout (COMT-KO) mice. Pharmacological tools to inhibit other dopamine clearing mechanisms were also used for a more comprehensive and collective picture. In addition, this study investigated how a lack of the soluble (S-) COMT isoform affects the total COMT activity as well as the pharmacokinetics of orally administered L-dopa using mutant mice expressing only the membrane-bound (MB-) COMT isoform. Also the role of COMT in striatal and accumbal dopamine turnover during Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) challenge was studied. We found markedly increased basal dopamine concentrations in the PFC, but not the striatum or nucleus accumbens (NAcc), of mice lacking COMT. Pharmacological inhibition of the noradrenaline transporter (NET) and monoamine oxidase (MAO) elevated prefrontal cortical dopamine levels several-fold, whereas inhibition of DAT did not. The lack of COMT doubled the dopamine raising effects of NET and MAO inhibition. No compensatory expression of either DAT or NET was found in the COMT-KO mice. The lack of S-COMT decreased the total COMT activity by 50-70 % and modified dopamine transmission and the pharmacokinetics of exogenous Ldopa in a sex and tissue specific manner. Finally, we found that subsequent tolcapone and THC increased dopamine levels in the NAcc, but not in the striatum. Conclusively, this study presents neurochemical evidence for the important role of COMT in the PFC and shows that COMT is responsible for about half of prefrontal cortical dopamine metabolism. This study also highlights the previously underestimated proportional role of MB-COMT and supports the clinical evidence of a gene x environment interaction between COMT and cannabis.