Importance of influx and efflux systems and xenobiotic metabolizing enzymes in intratumoral disposition of anticancer agents.

In this review, intratumoral drug disposition will be integrated into the wide range of resistance mechanisms to anticancer agents with particular emphasis on targeted protein kinase inhibitors. Six rules will be established: 1. There is a high variability of extracellular/intracellular drug level ratios; 2. There are three main systems involved in intratumoral drug disposition that are composed of SLC, ABC and XME enzymes; 3. There is a synergistic interplay between these three systems; 4. In cancer subclones, there is a strong genomic instability that leads to a highly variable expression of SLC, ABC or XME enzymes; 5. Tumor-expressed metabolizing enzymes play a role in tumor-specific ADME and cell survival and 6. These three systems are involved in the appearance of resistance (transient event) or in the resistance itself. In addition, this article will investigate whether the overexpression of some ABC and XME systems in cancer cells is just a random consequence of DNA/chromosomal instability, hypo- or hypermethylation and microRNA deregulation, or a more organized modification induced by transposable elements. Experiments will also have to establish if these tumor-expressed enzymes participate in cell metabolism or in tumor-specific ADME or if they are only markers of clonal evolution and genomic deregulation. Eventually, the review will underline that the fate of anticancer agents in cancer cells should be more thoroughly investigated from drug discovery to clinical studies. Indeed, inhibition of tumor expressed metabolizing enzymes could strongly increase drug disposition, specifically in the target cells resulting in more efficient therapies.

Passive lipoidal diffusion and carrier-mediated cell uptake are both important mechanisms of membrane permeation in drug disposition.

Recently, it has been proposed that drug permeation is essentially carrier-mediated only and that passive lipoidal diffusion is negligible. This opposes the prevailing hypothesis of drug permeation through biological membranes, which integrates the contribution of multiple permeation mechanisms, including both carrier-mediated and passive lipoidal diffusion, depending on the compound's properties, membrane properties, and solution properties. The prevailing hypothesis of drug permeation continues to be successful for application and prediction in drug development. Proponents of the carrier-mediated only concept argue against passive lipoidal diffusion. However, the arguments are not supported by broad pharmaceutics literature. The carrier-mediated only concept lacks substantial supporting evidence and successful applications in drug development.

Cell disposition of raltegravir and newer antiretrovirals in HIV-infected patients: high inter-individual variability in raltegravir cellular penetration.

Objectives The site of pharmacological activity of raltegravir is intracellular. Our aim was to determine the extent of raltegravir cellular penetration and whether raltegravir total plasma concentration (C(tot)) predicts cellular concentration (C(cell)). Methods Open-label, prospective, pharmacokinetic study on HIV-infected patients on a stable raltegravir-containing regimen. Plasma and peripheral blood mononuclear cells were simultaneously collected during a 12 h dosing interval after drug intake. C(tot) and C(cell) of raltegravir, darunavir, etravirine, maraviroc and ritonavir were measured by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry after protein precipitation. Longitudinal mixed effects analysis was applied to the C(cell)/C(tot) ratio. Results Ten HIV-infected patients were included. The geometric mean (GM) raltegravir total plasma maximum concentration (C(max)), minimum concentration (C(min)) and area under the time-concentration curve from 0-12 h (AUC(0-12)) were 1068 ng/mL, 51.1 ng/mL and 4171 ng·h/mL, respectively. GM raltegravir cellular C(max), C(min) and AUC(0-12) were 27.5 ng/mL, 2.9 ng/mL and 165 ng·h/mL, respectively. Raltegravir C(cell) corresponded to 5.3% of C(tot) measured simultaneously. Both concentrations fluctuate in parallel, with C(cell)/C(tot) ratios remaining fairly constant for each patient without a significant time-related trend over the dosing interval. The AUC(cell)/AUC(tot) GM ratios for raltegravir, darunavir and etravirine were 0.039, 0.14 and 1.55, respectively. Conclusions Raltegravir C(cell) correlated with C(tot) (r = 0.86). Raltegravir penetration into cells is low overall (∼5% of plasma levels), with distinct raltegravir cellular penetration varying by as much as 15-fold between patients. The importance of this finding in the context of development of resistance to integrase inhibitors needs to be further investigated.

Pharmacokinetic and pharmacogenetic factors influencing plasma and cellular antiretroviral drug disposition

Abstract: The improvement in antiretroviral drug therapy has transformed HIV infection into a chronic disease. However, treatment failure and drug toxicity are frequent. Inadequate response to treatment is clearly multifactorial and, therefore, dosage individualisation based on demographic factors, genetic markers and measurement of cellular and plasma drug level may enhance both drug efficacy and tolerability. At present, antiretroviral drugs levels are monitored in plasma, whereas only drugs penetrating into cells are able to exert an antiviral activity, suggesting that cellular drug determination may more confidently reflect drug exposure at the site of pharmacological action. The overall objective of this thesis is to provide a better understanding of the Pharmacokinetic and pharmacogenetic factors influencing the plasma and cellular disposition of antiretroviral drugs. To that endeavour, analytical methods for the measurements of plasma and cellular drug levels have been developed and validated using liquid chromatography methods coupled with ultraviolet and tandem mass spectrometry detection, respectively. Correlations between plasma and cellular exposures were assessed during observational and experimental studies. Cytochrome (CYP) 2B6, efflux transporters (ABCB1, ABCC1, ABCC2 and ABCG2) and orosomucoid (ORM) polymorphisms were determined and were related to plasma and cellular exposures, as well as toxicity of antiretroviral drugs. A Pharmacokinetic population model was developed to characterise inter- and intra-patient variability of atazanavir pharmacokinetics, and to identify covariates influencing drug disposition. In that context, a Pharmacokinetic interaction study between atazanavir and lopinavir, both boosted with ritonavir, has beén conducted to assess the safety and pharmacokinetics of this boosted double-protease inhibitors regimen. Well to moderately-correlated cellular and plasma drug levels are .observed or protease inhibitors, whereas for efavirenz and nevirapine these correlations are weak. Cellular exposure, and CYP2B6 genotype (516G>T) are predictors of efavirenz neuropsychological toxicity. Nevirapine plasma exposure is also influenced by CYPZB6 polymorphism. Nelfinavir cellular exposure appears to be significantly associated only with ABCB1 genotype (3435C>T and intron 26 + 80T>C). Indinavir and lopinavir clearance and lopinavir cellular/plasma exposure ratio are influenced by the concentration of the variant S of ORM, suggesting-a specific binding of these drugs to this variant. Nelfinavir and efavirenz are not influenced by ORM concentration and phenotype. The Pharmacokinetic parameters of atazanavir are adequately described by our population model. The atazanavir-lopinavir interaction study indicates no influence on plasma and cellular atazanavir pharmacokinetics, while limited decrease in lopinavir concentrations was observed after atazanavir addition. The residual variability unexplained by the considered variables suggests that other covariates either uncontrolled at present or remaining to be identified, such as genetic and environmental factors influence antiretroviral drug pharmacokinetics, with substantial impact on treatment efficacy and tolerability. In that context, a comprehensive approach taking into account drug pharmacokinetics and patient genetic background is expected to contribute to increase treatment success, and to reduce the occurrence of adverse drug reactions by stratifying patients in an individualised antiretroviral therapy approach. Résumé Facteurs pharmacocinétiques et pharmacogénétiques influençant l'exposition plasmatique et cellulaire des antirétroviraux Les progrès de la thérapie antirétrovirale ont transformé l'infection par le VIH d'une affection mortelle à une maladie chronique. En dépit de ce succès, l'échec thérapeutique et la toxicité médicamenteuse restent fréquents. Une réponse inadéquate au traitement est clairement multifactorielle et une individualisation de la posologie des médicaments qui se baserait sur les facteurs démographiques et génétiques des patients et sur les taux sanguins des médicaments pourrait améliorer à la fois l'efficacité et la tolérance de la thérapie. Par ailleurs, seules les concentrations plasmatiques sont actuellement considérées pour le suivi thérapeutique des médicaments, alors que les taux cellulaires pourraient mieux refléter l'activité de ses médicaments qui agissent au niveau intracellulaire. L'objectif global de cette thèse était de mieux comprendre les facteurs pharmacocinétiques et pharmacocénétiques influençant l'exposition plasmatique et cellulaire des médicaments antirétroviraux. A cet effet, des méthodes pour quantifier les concentrations plasmatiques et cellulaires des antirétroviraux ont été développées et validées en utilisant la chromatographie liquide couplée à la détection ultraviolette et la spectrométrie de masse en tandem, respectivement. La corrélation entre l'exposition cellulaire et plasmatique de ces médicaments a été étudiée lors d'études observationnelles et expérimentales. Les polymorphismes du cytochrome (CYP) 2B6, ainsi que des transporteurs d'efflux (ABCB1, ABCC1, ABCC2 et ABCG2) et de l'orosomucoïde (ORM) ont été déterminés et corrélés avec l'exposition plasmatique et cellulaire des antirétroviraux, ainsi qu'à leur toxicité. Un modèle de pharmacocinétique de population a été établi afin de caractériser la variabilité inter- et intra-individuelle de l'atazanavir, et d'identifier les covariables pouvant influencer le devenir de ce médicament. Dans ce contexte, une étude d'interaction entre l'atazanavir et le lopinavir a été effectuée afin de déterminer la sécurité et le profil pharmacocinétique de ce régime thérapeutique. Des corrélations modérées à bonnes ont été observées entre les taux cellulaires et plasmatiques des inhibiteurs de protéase, alors que pour l'efavirenz et la névirapine ces corrélations sont faibles. L'exposition cellulaire, ainsi que le génotype du CYP2B6 (516G>T) sont des indices de la toxicité neuropsychologique de l'efavirenz. L'exposition plasmatique de la névirapine est également influencée par le polymorphisme du CYPZB6. L'exposition cellulaire du nelfinavir est significativement associée au génotype du ABCB1 (3435C>T et intron 26 + 80T>C). La clairance de l'indinavir et du lopinavir, ainsi que le rapport entre exposition cellulaire et plasmatique du lopinavir sont influencés par la concentration du variant S de l'ORM, suggérant une liaison spécifique de ces médicaments à ce variant. La clairance du nelfinavir et de l'efavirenz n'est pas influencée ni par la concentration ni par le phénotype de l'ORM. Les paramètres pharmacocinétiques de l'atazanavir ont été décrits de façon adéquate par le modèle de population proposé. De plus, le lopinavir n'influence pas les concentrations plasmatiques et cellulaires de l'atazanavir; alors que celui-ci conduit à une baisse limitée des taux de lopinavir. L'importante variabilité pharmacocinétique des antirétroviraux suggère que d'autres facteurs génétiques et environnementaux -qui restent encore à découvrir- influencent également leur disponibilité. Dans un proche futur, une prise en charge qui tienne. compte de la pharmacocinétique des médicaments et des caractéristiques génétiques du patient devrait permettre d'individualiser le traitement, contribuant certainement à une amélioration de la réponse thérapeutique et à une diminution de la toxicité. Résumé grand public Facteurs pharmacocinétiques et pharmacogénétiques influençant l'exposition plasmatique et cellulaire des antirétroviraux Les progrès effectués dans le traitement de l'infection par le virus de l'immunodéficience humaine acquise (VIH), ont permis de transformer une maladie avec un pronostic sombre, en une maladie chronique traitable avec des médicaments de plus en plus efficaces. Malgré ce succès, de nombreux patients ne répondent pas de façon optimale à leur traitement et/ou souffrent d'effets indésirables médicamenteux entraînant fréquemment une modification de leur thérapie. Actuellement, le suivi de la réponse au traitement s'effectue par la mesure chez les patients de la quantité de virus et du nombre des cellules immunitaires dans le sang, ainsi que par la concentration sanguine des médicaments administrés. Cependant, comme le virus se réplique à l'intérieur de la cellule, la mesure des concentrations médicamenteuses au niveau intracellulaire pourrait mieux refléter l'activité pharmacologique au site d'action. De plus, il a été possible de mettre en évidence la grande variabilité des concentrations plasmatiques de médicaments chez des patients prenant pourtant la même dose de médicament. Comme cette variabilité est notamment due à des facteurs génétiques qui sont susceptibles d'influencer la réponse au traitement antirétroviral, des analyses génétiques ont été également effectuées chez ces patients. Cette thèse a eu pour objectif de mieux comprendre les facteurs pharmacologiques et génétiques influençant l'activité et la toxicité des médicaments antirétroviraux afin de réduire la variabilité de la réponse thérapeutique. A cet effet, une méthode de dosage permettant la quantification des médicaments anti-HIV au niveau intracellulaire a été développée. Par ailleurs, nos études ont également porté .sur les variations génétiques influençant la quantité et l'activité des protéines impliquées dans le métabolisme et dans le transport des médicaments antirétroviraux. Enfin, les conséquences de ces variations sur la réponse clinique et la toxicité du traitement ont été évaluées. Nos études ont mis en évidence des associations significatives entre les variations génétiques considérées et la concentration sanguine, cellulaire et la toxicité de quelques médicaments antirétroviraux. La complémentarité des connaissances pharmacologiques, génétiques et virales pourrait aboutir à une stratégie globale permettant d'individualiser le traitement et la dose administrée, en fonction des caractéristiques propres de chaque patient. Cette approche pourrait contribuer à une optimisation du traitement antirétroviral dans la perspective d'une meilleure- efficacité thérapeutique à long terme et d'une diminution des effets indésirables rencontrés.

Les centrales 144: ressources à disposition des médecins de premier recours lors de réanimation?

Introduction: Les médecins de premiers recours sont confrontés en moyenne une fois dans leur carrière à un arrêt cardio-respiratoire (ACR), dans leur cabinet médical ou lors d'une activité de garde. La majorité d'entre eux ont pratiqué des réanimations lors de leurs années de formations hospitalières. L'actualisation des pratiques et le maintien des compétences et d'une certaine aisance restent néanmoins difficiles, malgré la mise à disposition de formations théoriques et pratiques.Nouveaux apports des centrales 144: Le développement du numéro 144 et des urgences pré-hospitalières permet d'envisager de nouvelles collaborations entre les centrales 144 et les médecins de premier recours, en particulier pour ces situations exceptionnelles de réanimation. Depuis peu, les régulateurs du 144 sont en effet compétents pour aider les témoins laïcs ou les professionnels de la santé, à effectuer les premiers gestes de réanimation, en attendant l'arrivée d'une ambulance.Résultats actuels: Dès 2008, la Centrale 144 Vaud a systématisé la réanimation par téléphone (T-CPR), de même que les conseils à donner aux témoins, par exemple lors de crise convulsive ou lors d'hémorragie. Au cours des 12 premiers mois d'application, la Centrale 144 Vaud a reçu 497 appels pour des ACR. 203 cas ont été exclus (appelant à distance du patient, témoin trop agité, mort évidente, patient en fin de vie). 294 cas étaient éligibles pour bénéficier d'une T-CPR. Une réanimation a pu être proposée à 202 reprises (68.7 %). Dans les autres cas (92), le régulateur n'a pas réussi au vu des informations à disposition à identifier un ACR lors de l'appel. Le devenir des patients ayant bénéficié de T-CPR est en cours d'analyse.Conclusion: Les régulateurs sanitaires des centrales 144 suisses devraient aujourd'hui tous être capables de proposer une réanimation par téléphone. Ils constituent avec les éventuels témoins de l'ACR et les médecins de premier recours, un maillon essentiel de la chaîne des secours. Dès l'appel, ils sont à la disposition des appelants profanes, aussi bien que des médecins de premier recours, pour soutenir l'initiation des gestes de réanimation, dans des situations d'urgence bien souvent génératrice d'anxiété et de stress.

Chirurgie bariatrique en 2013: principes, avantages et inconvénients des interventions a disposition [Bariatric surgery in 2013: principles, advantages and disadvantages of the available procedures].

For severe obesity (BMI > 35 kg/m2), bariatric surgery is not only the best, but often the only means of obtaining sufficient and durable weight loss. This article aims to review the available bariatric procedures. Gastric bypass remains the reference when it comes to the risk/benefit ratio. Gastric banding is declining rapidly due to the high prevalence of long-term complications. Primary malabsorptive procedures remain largely unpopular because of their potential nutritional complications. Sleeve gastrectomy, although it is not reversible as it includes a significant gastric resection, increases currently in popularity because of its apparent simplicity and the fact that early results regarding weight loss mimic those obtained with gastric bypass.

Disposition of venlafaxine enantiomers in rats with hepatic encephalopathy after chronic drug treatment.

Portacaval shunted (PCS) rats, a model of hepatic encephalopathy, and control animals were administered racemic venlafaxine for 14 days (10 mg/kg). The levels of the S- and R-enantiomers and the S/R-enantiomer ratios of venlafaxine and its metabolites were assessed by an enantiomer-selective chromatographic assay in serum, brain parenchyma, and brain dialysate of both groups. Higher levels of the S- and R-enantiomers of venlafaxine were found in serum and brain of PCS vs. normal rats (median values of S- and R-venlafaxine in serum: 290 and 201 nM in PCS; 97 and 66 nM in normal rats; median values of S- and R-venlafaxine in cortex: 956 and 939 nM in PCS; 357 and 318 nM in normal rats). Interestingly, similar S/R-venlafaxine ratios were observed in PCS and normal rats both in serum (S/R = 1.4) and brain compartments (S/R = l.0-1.1). These findings may have clinical relevance for the safety of venlafaxine in chronic hepatic encephalopathy.

Caractéristiques de la clientèle des structures à bas seuil d'accès pour toxicomanes mettant à disposition du matériel d'injection stérile en Suisse [Characteristics of attenders of low threshold syringe-exchange centers providing sterile syringes in Switzerland].

BACKGROUND: The objectives of the present study were to evaluate Aids prevention in drug users attending low threshold centres providing sterile injection equipment in Switzerland, to identify the characteristics of these users, and to monitor the progress of indicators of drug-related harm. METHODS: This paper presents results from a cross-sectional survey carried out in 1994. RESULTS: The mean age of attenders was 28 years, and women represented 27% of the sample. 75% of attenders used a combination of hard drugs (heroin and cocaine). Mean duration of heroin consumption was 8 years, and of cocaine 7 years; 76% of attenders had a fixed abode, but only 34% had stable employment; 45% were being treated with methadone; 9% had shared their injection material in the last 6 months; 24% always used condoms in the case of a stable relationship, and 71% in casual relationships. In a cluster analysis constructed on the basis of multiple correspondence analysis, two distinct profiles of users emerge: highly marginalised users with a high level of consumption (21%); irregular users, better integrated socially, of which the majority are under methadone treatment (79%). CONCLUSION: Theses centres play a major role in Aids prevention. Nevertheless, efforts to improve the hygiene conditions of drug injection in Switzerland should be pursued and extended. At the same time, prevention of HIV sexual transmissions should be reinforced.

Disposition of oral valganciclovir during continuous renal replacement therapy in two lung transplant recipients

Background: Oral valganciclovir (VGC) is hydrolysed into active ganciclovir (GCV) which is eliminated in the kidney by filtration and secretion. VGC dosage has to be adapted in renal failure with continuous renal replacement therapy (CRRT), a condition sometimes encountered early after solid organ transplantation. This investigation aimed to determine whether VGC 450 mg every 48 hours provides appropriate GCV exposure for cytomegalovirus (CMV) prophylaxis during CRRT. Methods: GCV pharmacokinetics were extensively studied during CRRT in two lung transplant recipients with acute renal failure receiving VGC 450 mg every 48 hours trough a nasogastric tube. In vitro experiments using blank whole blood spiked with GCV further investigated exchanges between plasma and erythrocytes. Results: GCV disposition was characterised by an area under the curve (AUC) of 98.0 and 55.4 mg h/L, resulting in trough concentrations of 0.7 and 0.2 mg/L, an apparent total body clearance of 3.3 and 5.8 L/h, a terminal half-life of 16.9 and 14.1 h, and an apparent volume of distribution of 60.3 and 104.9 L. The observed sieving coefficient (filtrate/plasma) was 1.05 and 0.96, and the hemofiltration clearance 3.3 and 3.1 L/h, respectively. High sieving values could be explained by an efflux of GCV from erythrocytes. In vitro experiments confirmed that erythrocytes are loaded with significant GCV amount and release it quickly into plasma, thus contributing to the apparent efficacy of hemofiltration. Conclusion: These results indicate that a VGC dosage of 450 mg every 48 hours was adequate for CMV prophylaxis during CRRT, providing GCV levels similar to those reported using 900 mg qd in transplant recipients with normal renal function.

Role of CYP2D6 in the stereoselective disposition of venlafaxine in humans.

CYP2D6 is involved in the O-demethylation metabolic pathway of venlafaxine in humans. In this study, we investigated whether this isozyme is stereoselective. Plasma samples from seven CYP2D6 extensive metabolizers (EMs) and five CYP2D6 poor metabolizers (PMs), collected during a period without and with coadministration of quinidine, were analysed. Subjects were administered venlafaxine hydrochloride 18.75 mg orally every 12 h for 48 h on two occasions (1 week apart); once alone and once during the concomitant administration of quinidine sulphate every 12 h. Blood and urine samples were collected under steady-state conditions over one dosing interval (12 h). The present results show that, although CYP2D6 catalyses the O-demethylation of both enantiomers of venlafaxine, it displays a marked stereoselectivity towards the (R)-enantiomer. The oral clearance of (R)-venlafaxine was found to be nine-fold higher in EMs compared to PMs [median (range) 173 (29-611) l/h versus 20 (16-24) l/h, P < 0.005], while it was two-fold higher for (S)-venlafaxine [73 (32-130) l/h versus 37 (21-44) l/h, P < 0.05]. In EMs, quinidine decreased (R)- and (S)-venlafaxine oral clearance by 12-fold ( 0.05) and four-fold ( 0.05), respectively. In contrast, quinidine did not have any effects on renal clearance of (R)-venlafaxine [4 (2-10) l/h for venlafaxine alone versus 5 (0.6-7) l/h for venlafaxine + quinidine] and of (S)-venlafaxine [4 (1-7) l/h for venlafaxine alone versus 3 (0.4-6) l/h for venlafaxine + quinidine]. The coadministration of quinidine to EMs resulted in an almost complete inhibition of the partial metabolic clearance of (R)-venlafaxine to O-demethylated metabolites [127 (10-493) l/h down to 1 (0.1-3) l/h, 0.05], while a seven-fold reduction was measured for (S)-venlafaxine [47 (14-94) l/h versus 7 (1-19) l/h, 0.05]. In PMs, coadministration of quinidine did not significantly change oral clearance and partial metabolic clearance of (R)- and (S)-venlafaxine to its various metabolites. In contrast, data obtained on the partial metabolic clearance of (R)- and (S)-venlafaxine to N-demethylated metabolites, a reaction which is mediated by CYP3A4, suggest a lack of stereoselectivity of this enzyme.