På sporet af bivirkningen
Nogle lægemiddelstoffer omdannes i kroppen til reaktive produkter, som reagerer med proteiner og andre biomolekyler, hvilket kan medføre bivirkninger. Derfor er det vigtigt at opnå større viden indenfor området. Målet er at kunne forudsige risikoen for bivirkninger ud fra lægemiddelstoffets struktur.
Af Jørgen Olsen, Inga Bjørnsdottir, Jette Tjørnelund og Steen Honoré Hansen
Fra lægemiddelforskning 2000
På indlægssedlerne i lægemiddelpakkerne findes der normalt et - ofte skræmmende langt - afsnit om mere eller mindre hyppigt forekommende bivirkninger. Typisk stammer vor viden om bivirkninger fra iagttagelser af lægemiddelbrugere, men ofte er vi ikke i stand til at kæde de ubehagelige gener sammen med molekylære processer i kroppen.
I mange tilfælde tilskrives bivirkninger selve lægemiddelstoffet, men de senere års forskning har vist, at bivirkningerne kan forvoldes af nedbrydningsprodukter af lægemidlerne. Især i leveren omdannes mange lægemidler i varierende grad. Omdannelsesprodukterne anses generelt for at være farmakologisk inaktive, og ofte bliver lægemiddelmolekylet ændret på en måde, så udskillelsen fra kroppen øges.
Desværre er inaktivering ikke altid lig med uskadeliggørelse. Et af de mest velkendte eksempler på dette fænomen er det smertestillende lægemiddelstof paracetamol, der bl.a. findes i Pamol® og Panodil®. Ved overdosering kan leveren omdanne paracetamol til et reaktivt produkt, som i høje koncentrationer kan skade leveren fatalt.
Omdannelse og bivirkninger
Andre smertestillende stoffer fra gruppen af non-steroidale antiinflammatoriske stoffer (NSAID'er) kan ligeledes forårsage bivirkninger, der tilskrives reaktive omdannelsesprodukter. NSAID'erne tæller bl.a. meget anvendte lægemidler som Aspirin®, Magnyl®, Idotyl® og Ibuprofen®. Hos enkelte patienter har man set meget alvorlige allergiske anfald, som i værste fald kan medføre døden. Det er sandsynliggjort, at det er omdannelsesprodukter af lægemiddelstofferne, som resulterede i giftvirkningen. De lægemidler, som gav anledning til de meget alvorlige bivirkninger, er i dag trukket ud af markedet.
Mange NSAID'er indeholder carboxylsyregrupper, der i leveren ofte påsættes glucuronsyre. Resultatet er, at der dannes et produkt, som kaldes et acylglucuronid. Acylglucuronider kan i modsætning til lægemiddelstoffet reagere med proteiner i plasma. Herved dannes der modificerede plasmaproteiner, som af immunforsvaret anses for at være fremmedlegemer. Derfor går immunforsvaret til angreb på fremmedlegemet med en allergisk reaktion til følge.
Lægemiddel-modificerede proteiner er ikke kun fundet i plasma. Efter indgift af andre NSAID'er har man i nyrerne og leveren fundet proteiner, hvortil der var bundet lægemiddelstoffer. I leveren er de proteiner, som fremmer udskillelsen af nedbrydningsprodukter af lægemiddelstoffer, særligt udsatte, og man har kædet dette sammen med forekomst af leverskader.
- Diagrammet viser mulige biokemiske veje for NSAID lægemiddelstoffer, der indeholder en carboxylsyregruppe. Nogle af reaktionsvejene kan medføre bivirkninger.
Ind i de biokemiske kredsløb
Reaktiviteten af acylglucuronider er i dag veldokumenteret, men at lægemiddelstoffer kan omdannes til reaktive nedbrydningsprodukter, er stadigt et interessant og et relativt uudforsket område.
I øjeblikket undersøger vi reaktiviteten af andre omdannelsesprodukter af NSAID'er, der indeholder carboxylsyregrupper. Disse lægemiddelstoffer omdannes ikke kun til acylglucuronider, men kan også påsættes coenzym A. Herved opstår der et omdannelsesprodukt, som anses for at være mere reaktivt end acylglucuroniderne. Derfor kan man frygte, at coenzym A forbindelser med lægemiddelstoffer kan fremprovokere en reaktion med proteiner og andre biomolekyler og dermed være årsag til bivirkninger.
Coenzym A forbindelser spiller bl.a. en vigtig rolle i fedtstofskiftet i forbindelse med syntese og nedbrydning af fedtsyrer. For lægemiddelstoffer, som indeholder en carboxylsyregruppe har det vist sig, at kroppens enzymer kan forveksle dem med fedtsyrer - dvs. at visse lægemiddelstoffer kan indgå i de samme biokemiske veje som fedtsyrer.
Dette har resulteret i, at man har set, at NSAID'et ibuprofen kan indbygges i fedtstoffer i cellerne. Igen en uheldig konsekvens af, at lægemiddelstoffer indgår i uønskede biokemiske processer i kroppen, i stedet for blot at blive inaktiveret og udskilt. Den kliniske betydning af dette fænomen er dog endnu ukendt.
Analytisk kemi som værktøj
I vores forskning har vi brugt NSAID'et naproxen som modelstof. Vi har syntetiseret coenzym A forbindelsen med naproxen og har undersøgt stoffets reaktivitet over for proteinet albumin, som findes i plasma.
Binding har vist sig at foregå i en væsentlig højere grad end for acylglucuronidet af naproxen, hvilket må tilskrives den højere kemiske reaktivitet for coenzym A forbindelser. Endvidere ses en høj reaktivitet overfor glutathion, som findes i leveren, og som normalt reagerer med reaktive molekyler for at beskytte organismen.
For at kunne vurdere de kemiske egenskaber af forskellige omdannelsesprodukter af lægemiddelstoffer er det interessant at sammenligne, hvor og hvordan de bindes til proteiner, samt i hvor høj grad de bindes. Derfor er vi i øjeblikket i færd med at identificere bindingsstederne på albumin for såvel acylglucuronid som for coenzym A forbindelsen af naproxen.
Med de sædvanlige analytiske kemiske teknikker er det svært at håndtere store proteiner. Derfor spalter vi proteinet med et enzym, hvorved der fremkommer ca. 70-80 proteinfragmenter, som kaldes peptider. Opgaven er herefter at adskille peptiderne, identificere de peptider, hvorpå der er bundet lægemiddelstof, og karakterisere disse peptider. Til slut kan puslespillet lægges ved at indpasse peptiderne i den lange proteinsekvens, før bindingsstedet endelig kan fastlægges. Peptiderne adskilles ved hjælp af kromatografi, identificeres med fluorescensdetektion og karakteriseres ved hjælp af massespektrometri.
Leverceller og dyreforsøg
Forsøgene med omdannelsesprodukterne af naproxen er udført med albumin som modelprotein under omstændigheder, der i en vis udstrækning minder om biologiske forhold. Eksperimenterne giver os en baggrundsviden om omdannelsesprodukternes kemiske reaktivitet, men forsøgene kan ikke stå alene. Der er behov for, at resultaterne sammenholdes med forhold, der ligner forholdene i den menneskelige organisme mest muligt.
Derfor påbegynder vi nu forsøg i forskellige biologiske systemer, hvor omdannelsesprodukterne dannes i leverceller eller i levende rotter, som indgives lægemiddelstoffet. Leverceller kan udtages fra forsøgsdyr uden at miste funktionen og er dermed i stand til at danne stofskifteprodukter af lægemidler. Derpå består analysearbejdet i at isolere proteiner fra begge typer forsøg og analysere for tilstedeværelsen af proteiner, som er modificeret af omdannelsesprodukter af lægemidler.
Samtidigt opsamles rotternes urin, som skal undersøges for eventuelle forbindelser, der muligvis kan sammenholdes med en uønsket situation i leveren. Dette giver muligheden for at kunne finde eventuelle biomarkører for dannelsen af modificerede proteiner.
- Ill. Mette Langebæk
Fremtidsvisionen
Fremtidsvisionen er at opnå så megen viden om omdannelsesprodukternes binding til proteiner, at man på skrivebordet eller ved hurtige laboratorieforsøg kan udtale sig om lægemiddelstoffers potentielle risiko for at medføre bivirkninger hos mennesker.
Dette kan være af betydning i tidlige stadier i lægemiddeludviklingen, da man sagtens kan forestille sig to lægemiddelstoffer med samme effektivitet mod en given sygdom, men med forskellige bivirkningsprofiler. I en sådan situation vil det være gavnligt at kunne forudsige, hvilke af de to lægemiddelstoffers omdannelsesprodukter, der vil give anledning til den laveste grad af modificerede proteiner og dermed laveste frekvens af bivirkninger.
