Validação de métodos nociceptivos elétrico, mecânico e térmico para avaliação de dor de equinos tratados com metadona associada à detomidinaou acepromazina

Pós-graduação em Anestesiologia - FMB

Avaliação do desempenho de dois monitores oscilométricos portáteis na estimativa da pressão arterial direta em gatos anestesiados com isofluorano

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeitos do atipamezol e da ioimbina isolados ou em associação com a naloxona nda reversão anestésica de macacos bugios (Aloautta guariba clamitans) (CABRERA, 1940) anestesiados com metadona, dexmedetomidina e cetaminha S(+)

Pós-graduação em Biotecnologia Animal - FMVZ

Efeitos do atipamezol e da ioimbina isolados ou em associação com a naloxona nda reversão anestésica de macacos bugios (Aloautta guariba clamitans) (CABRERA, 1940) anestesiados com metadona, dexmedetomidina e cetaminha S(+)

Pós-graduação em Biotecnologia Animal - FMVZ

Development of Original Analytical Methods for the Determination of Drugs of Abuse in Biological Samples

Drug abuse is a major global problem which has a strong impact not only on the single individual but also on the entire society. Among the different strategies that can be used to address this issue an important role is played by identification of abusers and proper medical treatment. This kind of therapy should be carefully monitored in order to discourage improper use of the medication and to tailor the dose according to the specific needs of the patient. Hence, reliable analytical methods are needed to reveal drug intake and to support physicians in the pharmacological management of drug dependence. In the present Ph.D. thesis original analytical methods for the determination of drugs with a potential for abuse and of substances used in the pharmacological treatment of drug addiction are presented. In particular, the work has been focused on the analysis of ketamine, naloxone and long-acting opioids (buprenorphine and methadone), oxycodone, disulfiram and bupropion in human plasma and in dried blood spots. The developed methods are based on the use of high performance liquid chromatography (HPLC) coupled to various kinds of detectors (mass spectrometer, coulometric detector, diode array detector). For biological sample pre-treatment different techniques have been exploited, namely solid phase extraction and microextraction by packed sorbent. All the presented methods have been validated according to official guidelines with good results and some of these have been successfully applied to the therapeutic drug monitoring of patients under treatment for drug abuse.

Etablierung und Optimierung von Therapeutischem Drug Monitoring für die Psychopharmakotherapie von Patienten mit Substanzabhängigkeit

Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) findet Anwendung in der Therapie mit Immunosuppressiva, Antibiotika, antiretroviraler Medikation, Antikonvulsiva, Antidepressiva und auch Antipsychotika, um die Effizienz zu steigern und das Risiko von Intoxikationen zu reduzieren. Jedoch ist die Anwendung von TDM für Substanzen, die Einsatz finden in der Rückfallprophylaxe, der Substitution oder dem Entzug von Abhängigkeitserkrankungen nicht etabliert. Für diese Arbeit wurde im ersten Schritt eine sensitive Rating-Skala mit 22 Items entwickelt, mit Hilfe derer der theoretische Nutzen von TDM in der Pharmakotherapie von substanzbezogenen Abhängigkeitserkrankungen auf der Basis von pharmakologischen Eigenschaften der Medikamente und von Patientencharakteristika evaluiert wurde. Die vorgenommene Einschätzung zeigte für Bupropion, Buprenorphin, Disulfiram (oder einen Metaboliten), Methadon (chirale Bestimmung wenn möglich) und Naltrexon einen potentiellen Nutzen von TDM.rnFür die meisten Medikamente, die zur Behandlung von Abhängigkeitserkrankungen zugelassen sind, fehlen valide Messverfahren für TDM. Im Alltag werden überwiegend Drogen Screening-Tests in Form immunologischer Schnelltests angewendet. Für die Anwendung von TDM wurden in dieser Arbeit chromatographische Verfahren für die Bestimmung von Naltrexon und 6β-Naltrexol, Bupropion und Hydroxybupropion sowie R,S-Methadon und R,S-2-Ethyliden-1,5-dimethyl-3,3-diphenylpyrrolidin entwickelt, optimiert und validiert. Es handelt sich dabei HPLC-UV-Methoden mit Säulenschaltung sowie zur Bestimmung von Naltrexon und 6β-Naltrexol zusätzlich eine LC-MS/MS-Methode. Voraussetzung für die Interpretation der Plasmaspiegel ist im Wesentlichen die Kenntnis eines therapeutischen Bereichs. Für Naltrexon und seinen aktiven Metaboliten 6β-Naltrexol konnte eine signifikante Korrelation zwischen dem auftretenden Craving und der Summenkonzentration gefunden werden. Mittels Receiver-Operation-Characteristics-Kurven-Analyse wurde ein Schwellenwert von 16,6 ng/ml ermittelt, oberhalb dessen mit einem erhöhten Ansprechen gerechnet werden kann. Für Levomethadon wurde bezüglich der Detoxifikationsbehandlung ein Zusammenhang in der prozentualen Reduktion des Plasmaspiegels und den objektiven und subjektiven Entzugssymptomen gefunden. rnDoch nicht nur die Wirkstoffe, sondern auch das Patientenmerkmal substanzbezogene Abhängigkeit wurde charakterisiert, zum einen bezüglich pharmakokinetischer Besonderheiten, zum anderen in Hinsicht auf die Therapietreue (Adhärenz). Für Patienten mit komorbider Substanzabhängigkeit konnte eine verminderte Adhärenz unabhängig von der Hauptdiagnose gezeigt werden. Die Betrachtung des Einflusses von veränderten Leberwerten zeigt für komorbide Patienten eine hohe Korrelation mit dem Metabolisiererstatus, nicht aber für Patienten ohne Substanzabhängigkeit.rnÜbergeordnetes Ziel von TDM ist die Erhöhung der Therapiesicherheit und die Steigerung der Therapieeffizienz. Dies ist jedoch nur möglich, wenn TDM im klinischen Alltag integriert ist und korrekt eingesetzt wird. Obwohl es klare Evidenz für TDM von psychiatrischer Medikation gibt, ist die Diskrepanz zwischen Laborempfehlung und der klinischen Umsetzung hoch. Durch Intensivierung der interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Ärzten und Labor, der Entwicklung von interaktivem TDM (iTDM), konnte die Qualität der Anwendung von TDM verbessert und das Risiko von unerwünschten Arzneimittelwirkungen vermindert werden. rnInsgesamt konnte durch die eigenen Untersuchungen gezeigt werden, dass TDM für die medikamentöse Einstellung von Patienten mit Abhängigkeitserkrankung sinnvoll ist und dass optimales TDM eine interdisziplinäre Zusammenarbeit erfordert.rn

Entwicklung eines Screeningverfahrens zum simultanen Nachweis von Opioiden in menschlichen Körperflüssigkeiten, Geweben und Haaren für forensisch-toxikologische und klinische Untersuchungen

In den letzten Jahren stieg in Deutschland der Gebrauch bzw. Missbrauch von Opioid-Analgetika zunehmend an. Das entwickelte Verfahren sollte unter Einbeziehung neuer Substanzen möglichst viele verschiedene Opioide und auch ihre pharmakologisch aktiven Stoffwechselprodukte berücksichtigen.rnVor Analyse wurden Blut-, Serum- oder Urinproben mit Phosphatpuffer versetzt und mittels Festphasenextraktion an C18-Säulenmaterial aufgearbeitet. Post-Mortem-Gewebematerial wurde mit isotonischer Kochsalzlösung versetzt, homogenisiert und anschließend durch eine Festphasenextraktion aufgereinigt. Haarproben wurden nach Zerkleinerung mit Methanol unter Ultrabeschallung extrahiert. Die Flüssigchromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie (Elektrosprayionisation im positiven Modus) erwies sich als geeignetes Verfahren für die simultane Bestimmung der Opioide in biologischem Probenmaterial (Körperflüssigkeiten, Gewebe und Haaren). Der Multi-Analyt Assay erlaubt die quantitative Analyse von 35 verschiedenen Opioiden. Die Analyten wurden durch eine Phenyl-Hexyl Säule und einen Wasser/Acetonitril Gradienten durch eine UPLC 1290 Infinity gekoppelt mit einem 6490 Triple Quadrupol von Agilent Technologies separiert.rnDie LC/MS Methode zur simultanen Bestimmung von 35 Opioiden in Serum und Haaren wurde nach den Richtlinien der Gesellschaft für Toxikologische und Forensische Chemie (GTFCh) validiert. Im Fall der Serumvalidierung lagen die Nachweisgrenzen zwischen 0.02 und 0.6 ng/ml und die Bestimmungsgrenzen im Bereich von 0.1 bis 2.0 ng/ml. Die Kalibrationskurven waren für die Kalibrationslevel 1 bis 6 linear. Wiederfindungsraten lagen für alle Verbindungen zwischen 51 und 88 %, außer für Alfentanil, Bisnortiliidn, Pethidin und Morphin-3-Glucuronid. Der Matrixeffekt lag zwischen 86 % (Ethylmorphin) und 105 % (Desomorphin). Für fast alle Analyten konnten akzeptable Werte bei der Bestimmung der Genauigkeit und Richtigkeit nach den Richtlinien der GTFCh erhalten werden. Im Fall der Validierung der Haarproben lagen die Nachweisgrenzen zwischen 0.004 und 0.6 ng/Probe und die Bestimmungsgrenzen zwischen 0.1 ng/Probe und 2.0 ng/Probe. Für die Kalibrationslevel 1 bis 6 waren alle Kalibrationsgeraden linear. Die Wiederfindungsraten lagen für die Opioide im Bereich von 73.5 % (Morphin-6-Glucuronid) und 114.1 % (Hydrocodon). Die Werte für die Bestimmung der Richtigkeit lagen zwischen - 6.6 % (Methadon) und + 11.7 % (Pholcodin). Präzisionsdaten wurden zwischen 1.0 % für Dextromethorphan und 11.5 % für Methadon ermittelt. Die Kriterien der GTFCh konnten bei Ermittlung des Matrixeffekts für alle Substanzen erfüllt werden, außer für 6-Monoacetylmorphin, Bisnortilidin, Meperidin, Methadon, Morphin-3-glucuronid, Morphin-6-glucuronid, Normeperidin, Nortilidin und Tramadol.rnZum Test des Verfahrens an authentischem Probenmaterial wurden 206 Proben von Körperflüssigkeiten mit Hilfe der simultanen LC/MS Screening Methode untersucht. Über 150 Proben wurden im Rahmen von forensisch-toxikologischen Untersuchungen am Instituts für Rechtsmedizin Mainz analysiert. Dabei konnten 23 der 35 Opioide in den realen Proben nachgewiesen werden. Zur Untersuchung der Pharmakokinetik von Opioiden bei Patienten der anästhesiologischen Intensivstation mit Sepsis wurden über 50 Blutproben untersucht. Den Patienten wurde im Rahmen einer klinischen Studie einmal täglich vier Tage lang Blut abgenommen. In den Serumproben wurde hauptsächlich Sufentanil (0.2 – 0.8 ng/ml in 58 Fällen) und Piritramid (0.4 – 11 ng/ml in 56 Fällen) gefunden. Außerdem wurden die Proben von Körperflüssigkeiten und Gewebe von 13 verschiedenen Autopsiefällen mit Hilfe des Multi-Analyt Assays auf Opioide untersucht.rnIn einem zweiten Schritt wurde die Extraktions- und Messmethode zur Quantifizierung der 35 Opioide am Forensic Medicine Center in Ho Chi Minh City (Vietnam) etabliert. Insgesamt wurden 85 Herzblutproben von Obduktionsfällen mit Verdacht auf Opiatintoxikation näher untersucht. Der überwiegende Teil der untersuchten Fälle konnte auf eine Heroin- bzw. Morphin-Vergiftung zurückgeführt werden. Morphin wurde in 68 Fällen im Konzentrationsbereich 1.7 – 1400 ng/ml und der Heroinmetabolit 6-Monoactetylmorphin in 34 Fällen (0.3 – 160 ng/ml) nachgewiesen werden.rnSchließlich wurden noch 15 Haarproben von Patienten einer psychiatrischen Klinik, die illegale Rauschmittel konsumiert hatten, mit Hilfe der simultanen Opioid-LC/MS Screeningmethode gemessen. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden mit früheren Auswertungen von gaschromatographischen Analysen verglichen. Es zeigte sich eine weitgehende Übereinstimmung der Untersuchungsergebnisse für die Opioide 6-Monoacetylmorphin, Morphin, Codein, Dihydrocodein und Methadon. Mit der LC/MS Methode konnten weitere Substanzen, wie zum Beispiel Bisnortilidin, Dextromethorphan und Tramadol in den Haarproben gefunden werden, die bislang nicht entdeckt worden waren.rn

Stereoselective Inhibition of the hERG1 Potassium Channel

A growing number of drugs have been shown to prolong cardiac repolarization, predisposing individuals to life-threatening ventricular arrhythmias known as Torsades de Pointes. Most of these drugs are known to interfere with the human ether à-gogo related gene 1 (hERG1) channel, whose current is one of the main determinants of action potential duration. Prolonged repolarization is reflected by lengthening of the QT interval of the electrocardiogram, as seen in the suitably named drug-induced long QT syndrome. Chirality (presence of an asymmetric atom) is a common feature of marketed drugs, which can therefore exist in at least two enantiomers with distinct three-dimensional structures and possibly distinct biological fates. Both the pharmacokinetic and pharmacodynamic properties can differ between enantiomers, as well as also between individuals who take the drug due to metabolic polymorphisms. Despite the large number of reports about drugs reducing the hERG1 current, potential stereoselective contributions have only been scarcely investigated. In this review, we present a non-exhaustive list of clinically important molecules which display chiral toxicity that may be related to hERG1-blocking properties. We particularly focus on methadone cardiotoxicity, which illustrates the importance of the stereoselective effect of drug chirality as well as individual variations resulting from pharmacogenetics. Furthermore, it seems likely that, during drug development, consideration of chirality in lead optimization and systematic assessment of the hERG1 current block with all enantiomers could contribute to the reduction of the risk of drug-induced LQTS.

Continuous extradural analgesia in a cow with complex regional pain syndrome

A chronic pain syndrome, similar to the complex regional pain syndrome (CRPS) described in human beings, was diagnosed in a cow with persisting severe pelvic limb lameness. Diagnosis was based on the disproportionate relationship between the severity and duration of pain and the lesion, the failure of conventional analgesic and surgical therapy and the presence of characteristic clinical features. Multimodal therapy, i.e. a mixture of methadone, ketamine and bupivacaine was administered continuously for 17 days via an extradural catheter to counteract nociceptive hypersensitization. Doses were adjusted daily after assessing the effect, using a composite pain score. Physiotherapy was also performed. The diagnosis of CRPS in cattle is unusual. In this case, treatment was successful and the cow was discharged mildly lame and in improving physical condition. Long-term extradural analgesia proved to be safe and effective in the treatment of this syndrome, which was nonresponsive to conventional therapy.

Characterization of the stereoselective biotransformation of ketamine to norketamine via determination of their enantiomers in equine plasma by capillary electrophoresis

A robust CE method for the simultaneous determination of the enantiomers of ketamine and norketamine in equine plasma is described. It is based upon liquid-liquid extraction of ketamine and norketamine at alkaline pH from 1 mL plasma followed by analysis of the reconstituted extract by CE in the presence of a pH 2.5 Tris-phosphate buffer containing 10 mg/mL highly sulfated beta-CD as chiral selector. Enantiomer plasma levels between 0.04 and 2.5 microg/mL are shown to provide linear calibration graphs. Intraday and interday precisions evaluated from peak area ratios (n = 5) at the lowest calibrator concentration are < 8 and < 14%, respectively. The LOD for all enantiomers is 0.01 microg/mL. After i.v. bolus administration of 2.2 mg/kg racemic ketamine, the assay is demonstrated to provide reliable data for plasma samples of ponies under isoflurane anesthesia, of ponies premedicated with xylazine, and of one horse that received romifidine, L-methadone, guaifenisine, and isoflurane. In animals not premedicated with xylazine, the ketamine N-demethylation is demonstrated to be enantioselective. The concentrations of the two ketamine enantiomers in plasma are equal whereas S-norketamine is found in a larger amount than R-norketamine. In the group receiving xylazine, data obtained do not reveal this stereoselectivity.

In vitro evaluation of differences in phase 1 metabolism of ketamine and other analgesics among humans, horses, and dogs

OBJECTIVE: To investigate cytochrome P450 (CYP) enzymes involved in metabolism of racemic and S-ketamine in various species and to evaluate metabolic interactions of other analgesics with ketamine. SAMPLE POPULATION: Human, equine, and canine liver microsomes. PROCEDURES: An analgesic was concurrently incubated with luminogenic substrates specific for CYP 3A4 or CYP 2C9 and liver microsomes. The luminescence signal was detected and compared with the signal for negative control samples. Ketamine and norketamine enantiomers were determined by use of capillary electrophoresis. RESULTS: A concentration-dependent decrease in luminescence signal was detected for ibuprofen and diclofenac in the assay for CYP 2C9 in human and equine liver microsomes but not in the assay for CYP 3A4 and methadone or xylazine in any of the species. Coincubation of methadone or xylazine with ketamine resulted in a decrease in norketamine formation in equine and canine liver microsomes but not in human liver microsomes. In all species, norketamine formation was not affected by ibuprofen, but diclofenac reduced norketamine formation in human liver microsomes. A higher rate of metabolism was detected for S-ketamine in equine liver microsomes, compared with the rate for the S-enantiomer in the racemic mixture when incubated with any of the analgesics investigated. CONCLUSIONS AND CLINICAL RELEVANCE: Enzymes of the CYP 3A4 family and orthologs of CYP 2C9 were involved in ketamine metabolism in horses, dogs, and humans. Methadone and xylazine inhibited in vitro metabolism of ketamine. Therefore, higher concentrations and diminished clearance of ketamine may cause adverse effects when administered concurrently with other analgesics.

Seizure activity occurring in two dogs after S-ketamine-induction.

Two healthy dogs were anaesthetized to undergo elective orthopaedic procedures. After premedication with methadone and acepromazine, general anaesthesia was induced with midazolam and S-ketamine. Immediately after anaesthetic induction, seizures occurred in both dogs. In the first dog the syndrome was characterized by tonic and clonic motor activity, muscular hypertone, hypersalivation, urination, defecation and hyperthermia. In the second dog muscular twitches of the temporal and masseter regions were observed, followed by increased skeletal muscles tone, hypersalivation, spontaneous urination and increase in body temperature. Recoveries from anaesthesia were uneventful and no seizures were observed. Considering the temporal association between anaesthetic induction and occurrence of seizures, and the fact that other causative factors could not be identified, it is hypothesized that S-ketamine played a role in determining the convulsive phenomena observed in these patients. S-ketamine might carry the potential for inducing seizures in otherwise healthy dogs, despite the concomitant use of GABA-ergic drugs.

Opioid dependence treatment: options in pharmacotherapy.

The development of effective treatments for opioid dependence is of great importance given the devastating consequences of the disease. Pharmacotherapies for opioid addiction include opioid agonists, partial agonists, opioid antagonists, and alpha-2-adrenergic agonists, which are targeted toward either detoxification or long-term agonist maintenance. Agonist maintenance therapy is currently the recommended treatment for opioid dependence due to its superior outcomes relative to detoxification. Detoxification protocols have limited long-term efficacy, and patient discomfort remains a significant therapy challenge. Buprenorphine's effectiveness relative to methadone remains a controversy and may be most appropriate for patients in need of low doses of agonist treatment. Buprenorphine appears superior to alpha-2 agonists, however, and office-based treatment with buprenorphine in the USA is gaining support. Studies of sustained-release formulations of naltrexone suggest improved effectiveness for retention and sustained abstinence; however, randomized clinical trials are needed.

The role of substance abuse treatment in preventing human immunodeficiency virus transmission among injecting drug users

This exploratory study assesses the utility of substance abuse treatment as a strategy for preventing human immunodeficiency virus (HIV) transmission among injecting drug users (IDUs). Data analyzed in this study were collected in San Antonio, TX, 1989 through 1995 using both qualitative and quantitative methods. Qualitative data included ethnographic interviews with 234 active IDUs; quantitative data included baseline risk assessments and HIV screening plus interviews follow-up interviews administered approximately six months later to 823 IDUs participating in a Federally-funded AIDS community outreach demonstration project.^ Findings that have particularly important implications for substance abuse treatment as an HIV prevention strategy for IDUs are listed below. (1) IDUs who wanted treatment were significantly more likely to be daily heroin users. (2) IDUs who want treatment were significantly more likely to have been to treatment previously. (3) IDUs who wanted treatment at baseline reported significantly higher levels of HIV risk than IDUs who did not want treatment. (4) IDUs who went to treatment between their baseline and follow-up interviews reported significantly higher levels of HIV risk at baseline than IDUs who did not go to treatment. (5) IDUs who went to treatment between their baseline and follow-up interviews reported significantly greater decreases in injection-related HIV risk behaviors. (6) IDUs who went to treatment reported significantly greater decreases in sexual HIV risk behaviors than IDUs who did not go to treatment.^ This study also noted a number of factors that may limit the effectiveness of substance abuse treatment in reducing HIV risk among IDUs. Findings suggest that the impact of methadone maintenance on HIV risk behaviors among opioid dependent IDUs may be limited by the negative manner in which it is perceived by IDUs as well as other elements of society. One consequence of the negative perception of methadone maintenance held by many elements of society may be an unwillingness to provide public funding for an adequate number of methadone maintenance slots. Thus many IDUs who would be willing to enter methadone maintenance are unable to enter it and many IDUs who do enter it are forced to drop out prematurely. ^

Dynamic high-resolution computer simulation of isotachophoretic enantiomer separation and zone stability

The development of electrophoretic computer models and their use for simulation of electrophoretic processes has increased significantly during the last few years. Recently, GENTRANS and SIMUL5 were extended with algorithms that describe chemical equilibria between solutes and a buffer additive in a fast 1:1 interaction process, an approach that enables simulation of the electrophoretic separation of enantiomers. For acidic cationic systems with sodium and H3 0(+) as leading and terminating components, respectively, acetic acid as counter component, charged weak bases as samples, and a neutral CD as chiral selector, the new codes were used to investigate the dynamics of isotachophoretic adjustment of enantiomers, enantiomer separation, boundaries between enantiomers and between an enantiomer and a buffer constituent of like charge, and zone stability. The impact of leader pH, selector concentration, free mobility of the weak base, mobilities of the formed complexes and complexation constants could thereby be elucidated. For selected examples with methadone enantiomers as analytes and (2-hydroxypropyl)-β-CD as selector, simulated zone patterns were found to compare well with those monitored experimentally in capillary setups with two conductivity detectors or an absorbance and a conductivity detector. Simulation represents an elegant way to provide insight into the formation of isotachophoretic boundaries and zone stability in presence of complexation equilibria in a hitherto inaccessible way.