Hvordan kan kroppen gøre lægemidler giftige?
Almindelig medicin til behandling af smerter og gigt medfører i sjældne tilfælde voldsomme og uforudsigelige bivirkninger. Vi arbejder på at forstå de molekylære mekanismer, som fremkalder bivirkningerne.
Af Ulrik Sidenius, Christian Skonberg, Jørgen Olsen og Steen Honoré Hansen.
Fra Lægemiddelforskning 2002
En del lægemidler kan give alvorlige bivirkninger, som kun rammer ganske få personer ud af en meget stor gruppe brugere. I dag kan vi ikke forudsige, hvem der er i farezonen, og vi forstår ikke mekanismerne bag de uforudsigelige bivirkninger.
Et eksempel er gruppen af almindelige smertestillende lægemidlerstoffer som acetylsalicylsyre, ibuprofen, naproxen, som i meget sjældne tilfælde kan medføre voldsomme allergiske reaktioner eller leverskader.
Vi arbejder på at forstå de molekylære mekanismer, som formodes at fremkalde bivirkningerne. På den måde kan vi forhåbentlig blive i stand til at forklare bivirkningerne, og i fremtiden vil man måske kunne forudse nogle af de ellers uforklarlige bivirkninger allerede i udviklingsfasen af nye lægemidler.
De uforudsigelige bivirkninger
NSAID står for Nonsteroide Antiinflammatoriske Lægemidler. Det er en gruppe på ca. 25 forskellige lægemidler, som især benyttes til behandling af smerter og gigt. Nogle eksempler er acetylsalicylsyre (Aspirin®), ibuprofen (Ipren®), naproxen (Naprosyn®) og diclofenac (Voltaren®). De fleste af lægemidlerne består af karboxylsyrer og indeholder en aromatisk gruppe.
Den hyppigste bivirkning er blødninger i mavesækken og tarmen, hvilket specielt rammer personer over 60 år. Det skønnes, at der i Danmark alene dør mere end 100 personer om året i NSAID behandling, som følge af blødninger i mavesækken og tarmen.
En meget alvorlig, men langt sjældnere bivirkning er allergiske reaktioner. Få personer udvikler af uforklarlige årsager allergi mod denne gruppe af lægemidler, og blandt dem optræder der i få tilfælde anafylaktisk chock. Det er en meget alvorlig tilstand, der kræver hurtig behandling.
Nogle af lægemidlerne har desuden en giftig virkning på leveren. En del af de nyere NSAID-lægemidler er blevet trukket tilbage igen, fordi nogle få personer døde af leverskader. Årsagen til, at lægemidlerne kan forgifte leveren hos nogle personer, kendes ikke. En mulig forklaring kan være måden, hvorpå lægemidlerne omsættes i disse personer.
Generelt må det stadig anses for sikkert at indtage de hyppigst anvendte NSAID'er som ibuprofen, acetylsalicylsyre og naproxen, så længe dosis og forskrifter overholdes.
På www.lmk.dk kan du læse mere om NSAID og andre lægemidler.
Omdannelse i kroppen
Når man har indtaget et lægemiddel, optages stoffet i kroppens celler, hvorefter medicinen omdannes kemisk i cellens stofskifte. Generelt gør omdannelsen lægemiddelstoffet mindre giftigt og fremmer udskillelsen via urin eller afføring.
Men for nogle kemiske forbindelser kan omdannelsen i cellen faktisk gøre stoffet mere giftigt. Fænomenet er for eksempel kendt for alkohol, der bliver giftigt og medfører tømmermænd på grund af kroppens omdannelse af alkohol til affaldsstoffet acetaldehyd.
For lægemiddelstoffer, som indeholder karboxylsyrer, sker der ligeledes en omdannelse. Denne gruppe af lægemidler rummer bl.a. klassen NSAID, som omfatter mange almindelige smertestillende lægemidler.
Karboxylsyrer kan enten blive omdannet til glucuronsyreforbindelser eller til Coenzym A-forbindelser i kroppen.
Begge typer forbindelser er væsentlig mere reaktive end det oprindelige lægemiddelstof og kan derfor reagere med store molekyler i cellen som proteiner og DNA.
Reaktionsprodukterne kan skabe alvorlige konsekvenser. F.eks. kan kroppens immunforsvar reagere over for et protein, som er gået i forbindelse med et lægemiddel og derved fremkalde en allergisk reaktion.
Coenzym A-forbindelser kan desuden indgå i cellens fedtsyrestofskifte og ændre omdannelsen af fedtstoffer til energi eller blive indbygget i fedtmolekyler i cellens membran.
Fokus på mekanismen
Når man ønsker at undersøge, om Coenzym A-forbindelserne er reaktive i kroppen, er det svært at bruge levende organismer, da den efterfølgende analyse bliver meget vanskelig og ofte slet ikke er mulig.
Derfor har vi udført forsøg i reagensglas med et lille modelprotein. Som model har vi benyttet glutathion, som er nært beslægtet med proteiner, men væsentlig lettere at arbejde med i laboratoriet.
For at kunne vurdere de omdannede lægemidlers reaktivitet har vi syntetisk fremstillet Coenzym A-forbindelser af en række lægemiddelstoffer. Forbindelserne blev så tilsat til et reagensglas med en opløsning af modelstoffet glutathion. Blandingen blev hele tiden holdt ved pH 7,4 og 37ºC, så pHværdien og temperaturen ligner kroppens.
Herefter er den tidsmæssige udvikling i koncentrationerne af lægemiddel-Coenzym A og lægemiddel-glutathion blevet fulgt. Eksperimenterne viser, at alle lægemiddel-Coenzym Aforbindelserne reagerer med glutathion, men der er forskel på hastigheden af reaktionerne.
Der synes at være tre grupperinger: En hurtig, en moderat og en langsom. Ud fra lægemidlernes opbygning kan det konkluderes, at strukturen tæt på karboxylsyren sandsynligvis er af afgørende betydning for, hvor reaktiv lægemiddel- Coenzym A-forbindelsen er over for glutathion og dermed sandsynligvis også over for proteiner i kroppen.
Det næste trin var at undersøge, hvorvidt de reaktive forbindelser faktisk dannes i kroppen, og om de reagerer med kroppens proteiner.
Vi gav laboratorierotter et af de undersøgte lægemidler og analyserede bagefter urinen samt leveren. På den måde har vi identificeret en række omdannelsesprodukter af lægemidlet.
Tilstedeværelsen af omdannelsesprodukterne viser, at lægemidlet har været omdannet til en Coenzym A-forbindelse, fordi det er kendt, at kroppen bliver nødt til at lave Coenzym A-forbindelser for at danne disse omdannelsesprodukter.
Det undersøgte lægemiddel bliver altså omdannet til en reaktiv forbindelse i dyr, og vores eksperimenter viser ligeledes, at de reaktive omdannelsesprodukter af lægemidlet også reagerer med proteiner i rotten.
- Diagrammet viser en mulig forklaring på de uforudsigelige bivirkninger, som kan opstå ved indtagelse af karboxylsyre-holdige lægemidler. Først kan lægemiddelstoffet danne forbindelser med glucuronsyre eller med Coenzym A, hvorved lægemiddelstoffet bliver aktiveret. De aktiverede lægemidler kan herefter indgå i uønskede reaktioner med proteiner i kroppen.Den Coenzym A-holdige forbindelse af lægemidlet kan ligeledes indgå i kroppens fedtsyreomsætning. Disse uønskede reaktioner formodes at kunne give anledning til alvorlige bivirkninger.
Bivirkninger på molekylært niveau
I reagensglasforsøg har vi også undersøgt, hvordan Coenzym A-forbindelsen af lægemidlet naproxen reagerer med et rigtigt protein: Albumin. Efter at reaktionen er stoppet, er albumins ordnede tredimensionale struktur blevet ødelagt kemisk, og proteinet er klippet i mindre stykker af enzymer.
Disse proteinstykker er herefter blevet adskilt ved kromatografi og detekteret ved hjælp af massespektrometri. Udfra massespektrene er det muligt at bestemme, om der er bundet lægemiddel til proteinet, og hvor på proteinet lægemidlet er bundet. Undersøgelserne viser, at naproxen bliver bundet til albumin, når naproxen-Coenzym A-forbindelsen blandes med albumin, og der er identificeret ni steder på albumin, hvor naproxen sidder bundet.
- Kurverne viser reaktiviteten af en række lægemiddel-Coenzym A-forbindelser overfor glutathion, der her fungerer som en model for kroppens proteiner. Reaktiviteten af de undersøgte forbindelser inddeler sig i tre grupper: En yderst reaktiv gruppe med MCPA, som er et ukrudtsmiddel, men nært beslægtet med lægemidler. En gruppe med medium reaktivitet, og endelig en meget langsomt reagerende gruppe.
Arbejdets perspektiv
I øjeblikket er vi i gang med at undersøge betydningen af, at lægemiddel?Coenzym A-forbindelser kan indgå i fedtsyrestofskiftet, ligesom vi vil undersøge om lægemidlerne også binder til albumin i forsøg med rotter.
Resultaterne af disse undersøgelser vil forhåbentlig øge vores forståelse for de molekylære mekanismer som bevirker, at kroppens eget forsvar mod giftstoffer omdanner nogle lægemidler til giftige forbindelser.
