Imatinib plasma concentrations variability in hemato-oncologic patients

Abstract Imatinib (Glivec~ has transformed the treatment and prognosis of chronic myeloid leukaemia (CML) and of gastrointestinal stromal tumor (GIST). However, the treatment must be taken indefinitely and is not devoid of inconvenience and toxicity. Moreover, resistance or escape from disease control occurs. Considering the large interindividual differences in the function of the enzymatic and transport systems involved in imatinib disposition, exposure to this drug can be expected to vary widely among patients. Among those known systems is a cytochrome P450 (CYI'3A4) that metabolizes imatinib, the multidrug transporter P-glycoprotein (P-gp; product of the MDR1 gene) that expels imatinib out of cells, and al-acid glycoprotein (AGP), a circulating protein binding imatinib in the plasma. The aim of this observational study was to explore the influence of these covariates on imatinib pharmacokinetics (PK), to assess the interindividual variability of the PK parameters of the drug, and to evaluate whether imatinib use would benefit from a therapeutic drug monitoring (TDM) program. A total of 321 plasma concentrations were measured in 59 patients receiving imatinib, using a validated chromatographic method developed for this study (HPLC-LTV). The results were analyzed by non-linear mixed effect modeling (NONMEM). A one-compartment pharmacokinetic model with first-order absorption appropriately described the data, and a large interindividual variability was observed. The MDK> polymorphism 3435C>T and the CYP3A4 activity appeared to modulate the disposition of imatinib, albeit not significantly. A hyperbolic relationship between plasma AGP levels and oral clearance, as well as volume of distribution, was observed. A mechanistic approach was built up, postulating that only the unbound imatinib concentration was able to undergo first-order elimination. This approach allowed determining an average free clearance (CL,~ of 13101/h and a volume of distribution (Vd) of 301 1. By comparison, the total clearance determined was 141/h (i.e. 233 ml/min). Free clearance was affected by body weight and pathology diagnosis. The estimated variability of imatinib disposition (17% for CLu and 66% for Vd) decreased globally about one half with the model incorporating the AGP impact. Moreover, some associations were observed between PK parameters of the free imatinib concentration and its efficacy and toxicity. Finally, the functional influence of P-gp activity has been demonstrated in vitro in cell cultures. These elements are arguments to further investigate the possible usefulness of a TDM program for imatinib. It may help in individualizing the dosing regimen before overt disease progression or development of treatment toxicity, thus improving both the long-term therapeutic effectiveness and tolerability of this drug. Résumé L'imatinib (Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de la leucémie myéloïde chronique (LMC) et des tumeurs stromales d'origine digestive (GIST). Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. Par ailleurs, une résistance, ou des échappements au traitement, sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans l'organisme dépend de systèmes enzymatiques et de transport connus pour présenter de grandes différences interindividuelles, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, on note un cytochrome P450 (le CYP3A4) métabolisant l'imatinib, la P-glycoprotéine (P-gp ;codée par le gène MDR1), un transporteur d'efflux expulsant le médicament hors des cellules, et l'atglycoprotéine acide (AAG), une protéine circulante sur laquelle se fixe l'imatinib dans le plasma. L'objectif de la présente étude clinique a été de déterminer l'influence de ces covariats sur la pharmacocinétique (PK) de l'imatinib, d'établir la variabilité interindividuelle des paramètres PK du médicament, et d'évaluer dans quelle mesure l'imatinib pouvait bénéficier d'un programme de suivi thérapeutique (TDM). En utilisant une méthode chromatographique développée et validée à cet effet (HPLC-UV), un total de 321 concentrations plasmatiques a été dosé chez 59 patients recevant de l'imatinib. Les résultats ont été analysés par modélisation non linéaire à effets mixtes (NONMEM). Un modèle pharmacocinétique à un compartiment avec absorption de premier ordre a permis de décrire les données, et une grande variabilité interindividuelle a été observée. Le polymorphisme du gène MDK1 3435C>T et l'activité du CYP3A4 ont montré une influence, toutefois non significative, sur le devenir de l'imatinib. Une relation hyperbolique entre les taux plasmatiques d'AAG et la clairance, comme le volume de distribution, a été observée. Une approche mécanistique a donc été élaborée, postulant que seule la concentration libre subissait une élimination du premier ordre. Cette approche a permis de déterminer une clairance libre moyenne (CLlibre) de 13101/h et un volume de distribution (Vd) de 301 l. Par comparaison, la clairance totale était de 141/h (c.à.d. 233 ml/min). La CLlibre est affectée par le poids corporel et le type de pathologie. La variabilité interindividuelle estimée pour le devenir de l'imatinib (17% sur CLlibre et 66% sur Vd) diminuait globalement de moitié avec le modèle incorporant l'impact de l'AAG. De plus, une certaine association entre les paramètres PK de la concentration d'imatinib libre et l'efficacité et la toxicité a été observée. Finalement, l'influence fonctionnelle de l'activité de la P-gp a été démontrée in nitro dans des cultures cellulaires. Ces divers éléments constituent des arguments pour étudier davantage l'utilité potentielle d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Un tel suivi pourrait aider à l'individualisation des régimes posologiques avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant tant l'efficacité que la tolérabilité de ce médicament. Résumé large public L'imatinib (un médicament commercialisé sous le nom de Glivec ®) a révolutionné le traitement et le pronostic de deux types de cancers, l'un d'origine sanguine (leucémie) et l'autre d'origine digestive. Il s'agit toutefois d'un traitement non dénué d'inconvénients et de toxicité, et qui doit être pris indéfiniment. De plus, des résistances ou des échappements au traitement sont également rencontrés. Le devenir de ce médicament dans le corps humain (dont l'étude relève de la discipline appelée pharmacocinétique) dépend de systèmes connus pour présenter de grandes différences entre les individus, et l'on peut s'attendre à ce que l'exposition à ce médicament varie largement d'un patient à l'autre. Parmi ces systèmes, l'un est responsable de la dégradation du médicament dans le foie (métabolisme), l'autre de l'expulsion du médicament hors des cellules cibles, alors que le dernier consiste en une protéine (dénommée AAG) qui transporte l'imatinib dans le sang. L'objectif de notre étude a été de déterminer l'influence de ces différents systèmes sur le comportement pharmacocinétique de l'imatinib chez les patients, et d'étudier dans quelle mesure le devenir de ce médicament dans l'organisme variait d'un patient à l'autre. Enfin, cette étude avait pour but d'évaluer à quel point la surveillance des concentrations d'imatinib présentes dans le sang pourrait améliorer le traitement des patients cancéreux. Une telle surveillance permet en fait de connaître l'exposition effective de l'organisme au médicament (concept abrégé par le terme anglais TDM, pour Therapeutic Drag Monitoring. Ce projet de recherche a d'abord nécessité la mise au point d'une méthode d'analyse pour la mesure des quantités (ou concentrations) d'imatinib présentes dans le sang. Cela nous a permis d'effectuer régulièrement des mesures chez 59 patients. Il nous a ainsi été possible de décrire le devenir du médicament dans le corps à l'aide de modèles mathématiques. Nous avons notamment pu déterminer chez ces patients la vitesse à laquelle l'imatinib est éliminé du sang et l'étendue de sa distribution dans l'organisme. Nous avons également observé chez les patients que les concentrations sanguines d'imatinib étaient très variables d'un individu à l'autre pour une même dose de médicament ingérée. Nous avons pu aussi mettre en évidence que les concentrations de la protéine AAG, sur laquelle l'imatinib se lie dans le sang, avait une grande influence sur la vitesse à laquelle le médicament est éliminé de l'organisme. Ensuite, en tenant compte des concentrations sanguines d'imatinib et de cette protéine, nous avons également pu calculer les quantités de médicament non liées à cette protéine (= libres), qui sont seules susceptibles d'avoir une activité anticancéreuse. Enfin, il a été possible d'établir qu'il existait une certaine relation entre ces concentrations, l'effet thérapeutique et la toxicité du traitement. Tous ces éléments constituent des arguments pour approfondir encore l'étude de l'utilité d'un programme de TDM appliqué à l'imatinib. Comme chaque patient est différent, un tel suivi pourrait aider à l'ajustement des doses du médicament avant la progression manifeste de la maladie ou l'apparition de toxicité, améliorant ainsi tant son efficacité que son innocuité.

When gas analysis assists with postmortem imaging to diagnose causes of death.

Postmortem imaging consists in the non-invasive examination of bodies using medical imaging techniques. However, gas volume quantification and the interpretation of the gas collection results from cadavers remain difficult. We used whole-body postmortem multi-detector computed tomography (MDCT) followed by a full autopsy or external examination to detect the gaseous volumes in bodies. Gases were sampled from cardiac cavities, and the sample compositions were analyzed by headspace gas chromatography-mass spectrometry/thermal conductivity detection (HS-GC-MS/TCD). Three categories were defined according to the presumed origin of the gas: alteration/putrefaction, high-magnitude vital gas embolism (e.g., from scuba diving accident) and gas embolism of lower magnitude (e.g., following a traumatic injury). Cadaveric alteration gas was diagnosed even if only one gas from among hydrogen, hydrogen sulfide or methane was detected. In alteration cases, the carbon dioxide/nitrogen ratio was often >0.2, except in the case of advanced alteration, when methane presence was the best indicator. In the gas embolism cases (vital or not), hydrogen, hydrogen sulfide and methane were absent. Moreover, with high-magnitude vital gas embolisms, carbon dioxide content was >20%, and the carbon dioxide/nitrogen ratio was >0.2. With gas embolisms of lower magnitude (gas presence consecutive to a traumatic injury), carbon dioxide content was <20% and the carbon dioxide/nitrogen ratio was often <0.2. We found that gas analysis provided useful assistance to the postmortem imaging diagnosis of causes of death. Based on the quantifications of gaseous cardiac samples, reliable indicators were determined to document causes of death. MDCT examination of the body must be performed as quickly as possible, as does gas sampling, to avoid generating any artifactual alteration gases. Because of cardiac gas composition analysis, it is possible to distinguish alteration gases and gas embolisms of different magnitudes.

AltitudeOmics : impaired pulmonary gas exchange efficiency and blunted ventilatory acclimatization in humans with patent foramen ovale after 16 days at 5,260 m.

A patent foramen ovale (PFO), present in ∼40% of the general population, is a potential source of right-to-left shunt that can impair pulmonary gas exchange efficiency [i.e., increase the alveolar-to-arterial Po2 difference (A-aDO2)]. Prior studies investigating human acclimatization to high-altitude with A-aDO2 as a key parameter have not investigated differences between subjects with (PFO+) or without a PFO (PFO-). We hypothesized that in PFO+ subjects A-aDO2 would not improve (i.e., decrease) after acclimatization to high altitude compared with PFO- subjects. Twenty-one (11 PFO+) healthy sea-level residents were studied at rest and during cycle ergometer exercise at the highest iso-workload achieved at sea level (SL), after acute transport to 5,260 m (ALT1), and again at 5,260 m after 16 days of high-altitude acclimatization (ALT16). In contrast to PFO- subjects, PFO+ subjects had 1) no improvement in A-aDO2 at rest and during exercise at ALT16 compared with ALT1, 2) no significant increase in resting alveolar ventilation, or alveolar Po2, at ALT16 compared with ALT1, and consequently had 3) an increased arterial Pco2 and decreased arterial Po2 and arterial O2 saturation at rest at ALT16. Furthermore, PFO+ subjects had an increased incidence of acute mountain sickness (AMS) at ALT1 concomitant with significantly lower peripheral O2 saturation (SpO2). These data suggest that PFO+ subjects have increased susceptibility to AMS when not taking prophylactic treatments, that right-to-left shunt through a PFO impairs pulmonary gas exchange efficiency even after acclimatization to high altitude, and that PFO+ subjects have blunted ventilatory acclimatization after 16 days at altitude compared with PFO- subjects.

Use of the dried blood spot sampling process coupled with fast gas chromatography and negative-ion chemical ionization tandem mass spectrometry: application to fluoxetine, norfluoxetine, reboxetine, and paroxetine analysis.

The objective of this work was to combine the advantages of the dried blood spot (DBS) sampling process with the highly sensitive and selective negative-ion chemical ionization tandem mass spectrometry (NICI-MS-MS) to analyze for recent antidepressants including fluoxetine, norfluoxetine, reboxetine, and paroxetine from micro whole blood samples (i.e., 10 microL). Before analysis, DBS samples were punched out, and antidepressants were simultaneously extracted and derivatized in a single step by use of pentafluoropropionic acid anhydride and 0.02% triethylamine in butyl chloride for 30 min at 60 degrees C under ultrasonication. Derivatives were then separated on a gas chromatograph coupled with a triple-quadrupole mass spectrometer operating in negative selected reaction monitoring mode for a total run time of 5 min. To establish the validity of the method, trueness, precision, and selectivity were determined on the basis of the guidelines of the "Société Française des Sciences et des Techniques Pharmaceutiques" (SFSTP). The assay was found to be linear in the concentration ranges 1 to 500 ng mL(-1) for fluoxetine and norfluoxetine and 20 to 500 ng mL(-1) for reboxetine and paroxetine. Despite the small sampling volume, the limit of detection was estimated at 20 pg mL(-1) for all the analytes. The stability of DBS was also evaluated at -20 degrees C, 4 degrees C, 25 degrees C, and 40 degrees C for up to 30 days. Furthermore, the method was successfully applied to a pharmacokinetic investigation performed on a healthy volunteer after oral administration of a single 40-mg dose of fluoxetine. Thus, this validated DBS method combines an extractive-derivative single step with a fast and sensitive GC-NICI-MS-MS technique. Using microliter blood samples, this procedure offers a patient-friendly tool in many biomedical fields such as checking treatment adherence, therapeutic drug monitoring, toxicological analyses, or pharmacokinetic studies.

Urinary and plasma catecholamines and metanephrines in dogs with pheochromocytoma, hypercortisolism, nonadrenal disease and in healthy dogs.

BACKGROUND: Diagnosis of pheochromocytoma (PC) is based on a combination of clinical suspicion, finding an adrenal mass, increased plasma, and urine concentrations of catecholamine metabolites and is finally confirmed with histopathology. In human medicine, it is controversial whether biochemically testing plasma is superior to testing urine. OBJECTIVES: To measure urinary and plasma catecholamines and metanephrines in healthy dogs, dogs with PC, hypercortisolism (HC), and nonadrenal diseases (NAD) and to determine the test with the best diagnostic performance for dogs with PC. ANIMALS: Seven PC dogs, 10 dogs with HC, 14 dogs with NAD, 10 healthy dogs. METHODS: Prospective diagnostic clinical study. Urine and heparin plasma samples were collected and stored at -80°C before analysis using high-pressure liquid chromatography (HPLC) coupled to electrochemical detection or tandem mass spectrometry were performed. Urinary variables were expressed as ratios to urinary creatinine concentration. RESULTS: Dogs with PC had significantly higher urinary normetanephrine and metanephrine : creatinine ratios and significantly higher plasma-total and free normetanephrine and plasma-free metanephrine concentrations compared to the 3 other groups. There were no overlapping results of urinary normetanephrine concentrations between PC and all other groups, and only one PC dog with a plasma normetanephrine concentration in the range of the dogs with HC and NAD disease. Performances of total and free plasma variables were similar. Overlap of epinephrine and norepinephrine results between the groups was large with both urine and plasma. CONCLUSION AND CLINICAL IMPORTANCE: Measurement of normetanephrine is the preferred biochemical test for PC and urine was superior to plasma.