Thuis
Contacten

    Hoofdpagina


Samenvatting Metabolisme en Toxicologie Esmee Castermans College 1 (23 feb)

Dovnload 277.62 Kb.

Samenvatting Metabolisme en Toxicologie Esmee Castermans College 1 (23 feb)



Pagina6/6
Datum13.11.2017
Grootte277.62 Kb.

Dovnload 277.62 Kb.
1   2   3   4   5   6

College 6 (2 mrt)
Reproductie toxiciteit:
Reproductie toxiciteit leidt tot schade aan het reproductieve systeem, zoals de vruchtbaarheid, het libido, de implantatie van de eicel en de spermatogenese.

Er zijn veel dierstudies gedaan naar reproductie toxiciteit. Er is hierbij vooral gekeken naar het geboortegewicht, de duur van de zwangerschap, het aantal pups, het geslacht van de pups, het gewicht van de pups, de vitaliteit van de pups, afwijkingen aan de pups en de lactatie.


Geneesmiddelen (o.a. cytostatica en hormonen) maar ook alcohol, roken en milieuverontreinigingen zoals PCBs en ftalaten kunnen schade aanbrengen aan de geslachtscellen.

  • Mannen en vrouwen:

    • Libido

  • Mannen:

    • Leydig cellen (androgenen)

    • Sertoli cellen (spermatogenese)

    • Spermatogeen epithelium

  • Vrouwen:

    • Ovulatie

    • Bevruchting

    • Transport

    • Innesteling van de eicel


Teratogeen = Iedere factor die schade aan een foetus of embryo veroorzaakt tijdens de prenatale periode met geboortedefecten als gevolg.
De belangrijkste oorzaken van geboortedefecten zijn chemicaliën, geneesmiddelen, alcohol, roken, virus infecties bij de moeder, chromosomale afwijkingen, voedsel deficiënties en genetische factoren.

Veel voorkomende geboortedefecten zijn storing in de differentiatie, storing in de groei, storing in de functie, misvorming en dood van de foetus.


Toxiciteit tijdens de pre-implantatie:

Tijdens de pre-implantatie is er en hele snelle celdeling. De blastocyst is dan dus nog heel gevoelig voor DNA beschadiging en microtubulus beschadiging. Als dit gebeurt, gaat hij dood.

Teratogenen die tijdens de pre-implantatie schadelijk zijn, zijn cyproterone-acetaat, nicotine en DDT.
Toxiciteit tijdens de embryonale periode:

Tijdens de embryonale periode vindt de gastrulatie plaats. In deze periode vormen het endoderm, mesoderm en ectoderm zich. Er is dus grote gevoeligheid voor teratogenese. Dit leidt tot misvormingen.

Tijdens de embryonale fase vind ook de organogenese plaats (week 3-8). Er is grote gevoeligheid door snelle celdeling en differentiatie. Teratogenen in deze periode kunnen leiden tot misvormingen, dood en groeivertraging, maar het effect is afhankelijk van het tijdstip van de blootstelling.
Toxiciteit tijdens de foetale periode:

In de foetale periode (dag 56 tot de geboorte) vindt weefseldifferentiatie, groei en rijping van de foetus plaats. Toxiciteit leidt tot groeivertraging, lichamelijke en geestelijke functionele defecten of misvormingen.


Softenon:

Softenon, oftewel thalidomide, is een sedativum. Dit is een middel tegen misselijkheid en braken bij het begin van de zwangerschap. De therapeutische dosis is 50-20 mg, maar bij 14 gram is het toxisch. In 1960-1970 werden veel kinderen geboren met hele korte ledematen. Deze ziekte heet focomelia/amelia en werd veroorzaakt door een overdosis softenon.


Foetaal alcohol syndroom:

Deze ziekte ontstaat door te veel alcoholinname tijdens de zwangerschap. Het wordt gekenmerkt door een korte platte neus, een dunne bovenlip, een plat philtrum en een kleine kin. Ook hebben deze kinderen een laag geboortegewicht, een klein hoofd, een klein lichaam en een laag IQ door apoptose van neuronen.

Wanneer je alleen het eerste trimester gedronken hebt, zijn er nog steeds milde factoren van FAS te zien, zowel bij de geboorte als op latere leeftijd.
Enkele teratogenen:


  • Softenon  tegen misselijkheid en rustgevend

  • Diethylstilboestrol (DES)  voorkomt een miskraam

  • Retinoiden, vit A derivaten  tegen acne

  • Valproinezuur  bij epilepsie

  • Cocaïne  lokaal anestheticum

  • Alcohol

  • Straling

  • Tabaksrook

  • Dieet deficiënties (foliumzuur)

  • Meer dan 20 andere geneesmiddelen

Structurele geboortedefecten



  • 1:50 in Europa

  • 1:33 in de USA

  • 1:1000 gespleten gehemelte (dit komt het vaakst voor)

Er zijn meer dan 4 miljoen geneesmiddelen, maar er zijn er slechts 4100 met dierproeven getest op teratogeniteit. Ongeveer 25% van de geteste geneesmiddelen heeft teratogene effecten en 9% is verdacht.

Op mensen zijn slechts 50-60 geneesmiddelen getest op teratogeniteit.

Van de oudere geneesmiddelen die al langer op de markt zijn is de teratogeniteit niet goed bekend. Er zijn nu 202 geneesmiddelen geclassificeerd als potentieel teratogeen.

Ook stoffen uit het milieu zijn bekend als teratogeen, zoals pesticiden, dioxines en PCB’s.
Toxicokinetiek bij teratogenese:


  • De placenta bevat vele transporters voor de opname van voedingsstoffen en de excretie van afvalstoffen

  • De barrière verandert gedurende de zwangerschap

  • Doorbloeding is van groot belang voor de ontwikkeling van het kind

  • Het tijdstip van de blootstelling is van groot belang.

In de eerste 50 dagen zijn de teratogene stoffen het gevaarlijkst. In die 50 dagen verschilt het elke dag welk orgaan aan het ontwikkelen is. De teratogene effecten zijn afhankelijk van het tijdstip van blootstelling.


Er kan een NOAL gevonden worden voor teratogenen. Het is mogelijk dat bij eenzelfde dosis zowel letaliteit, retardatie als malformatie plaatsvindt. Al deze effecten hebben een andere curve, maar deze curven overlappen dan deels. Een teratogeen kan dus tot verschillende dingen leiden.
Mechanisme van teratogeniteit:

Verschillende stoffen kunnen tot verschillende effecten leiden. Het verschilt per stof of ze voor letaliteit, misvorming, groeivertraging, dood of een combinatie daarvan leiden.


Voorbeelden van teratogene geneesmiddelen: (!)

  • Retinoiden  specifiek receptor gemedieerd (RAR), genregulatie.

  • hERG blokkers  remming van de hartslag, hypoxia.

  • Valproic acid (VPA) anti-epilepticum  specifieke veranderingen in de genregulatie. Je moet hierbij de risico’s van epileptische aanvallen afwegen tegen de risico’s van het geneesmiddel.

  • Overige anti-epileptica  hERG (K+ kanaal) remming, hypoxia.

  • ACE remmers en AT antagonisten  RAAS systeem, bloeddruk. Let op! dit geneesmiddel is niet een risico in trimester 1 (zoals andere geneesmiddelen) mar in trimester 3. (!)

  • Warfarine  remming van de bloedstolling, remming van de carboxylering van eiwitten.

  • DES  verstoring van de hormoonbalans, gen-methylering.

  • Thalidomide (softenon)  immuunsysteem, cell signalling.

  • NSAID’s  COX remming?

  • Roken

  • Alcohol  apoptose van de hersencellen?


3 in vivo testen voor reproductie schade

1) Segment 1: fertility and early embryonic development.

Ratten worden tot aan het begin van de zwangerschap gedoseerd. Je kijkt of er afwijkingen zijn aan:


  • spermatogenese

  • oöcyt formatie

  • vruchtbaarheid

  • libido

  • implantatie

En in dierstudies:

  • Duur van de zwangerschap

  • Geboorteproces

  • Aantal pups

  • Geslacht van de pups

  • Gewicht van de pups

  • Abnormaliteiten

  • lactatie

2) Segment 2: Embryo-foetale ontwikkeling.

Ratten krijgen gedurende de hele zwangerschap de dosering. De moeder wordt na de bevalling volledig ontleed en de jongen ook.
3) Segment 3: peri- en postnatale ontwikkeling.

De dosering wordt gegeven tijdens de zwangerschap en de lactatie. De effecten op de lange termijn worden bij de jongen bepaald. Ze groeien op, gaan zelf paren, en worden vervolgens ontleed.


Het is een discussiepunt hoe voorspellend een diermodel is voor mensen.

  • De meeste teratogene effecten kunnen achteraf worden gereproduceerd in een diermodel

  • Er is niet 1 algemeen voorspellend diermodel

  • Dierexperimenten zijn vaak met een hele hoge dosis

  • In ontwikkeling:

    • In vitro modellen (celkweken, embryonale stamcellen, bijvoorbeeld van het hart)

    • In vivo (zebravis. In de eerste 6 dagen na de bevruchting zie je de larven uitgroeien. Deze larven zijn doorzichtig, dus je kan de ontwikkeling van de organen heel goed zien.)

Classificatie van teratogenen:



  • Klasse X = bewezen teratogeen in de mens. Dit heet contra-indicatie.

  • Klasse D = Het risico is aanwezig. Dierstudies zijn positief, maar de humane studies hebben nog niet goed genoeg bewijs geleverd.

  • Klasse C = Het risico kan niet worden uitgesloten. De benefits zijn groot en het risico is laag, dus het kan toch op de markt gebracht worden. Er zijn geen humane data en dierstudies zijn positief of afwezig.

  • Klasse B: het risico is gering, er is geen humane data en de dierstudies zijn negatief.

  • Klasse A: Geen effect in goed gecontroleerde humane studies.

Safety assessment:
Hazard = gevaar = biologische eigenschap. Er is altijd een gevaar aanwezig. Wanneer je dit gevaar op gaat zoeken neemt het risico toe.

Risico = kans dat gevaar optreedt.

Veiligheid = kans dat de schade niet optreedt.
Hazard identificatie een karakterisering

Er is een cascade aan studies die gebaseerd zijn op



  • of de interne en externe ethische grenzen niet worden overschreden

  • science rationale

  • regulatory guidelines (Hier beslissen de CBG, EMA en de FDA over)

Wanneer er iets gebeurt, worden de regels aangescherpt. Dit gebeurde bijvoorbeeld door softenon en sulfanilamide. Sulfanilamide is tegen infecties met streptococcus. Ze losten het op in DEG, wat heel toxisch bleek te zijn en waar veel kinderen aan dood zijn gegaan.

Je moet dus niet alleen naar het geneesmiddel, maar ook naar het oplosmiddel kijken.
International conference on harmonisation (ICH). Studies die bijvoorbeeld in Amerika gedaan worden naar een bepaalde stof, mogen bijvoorbeeld ook in Europa gebruikt worden bij de ontwikkeling van het geneesmiddel. Onderzoek moet altijd gedaan worden op een knaagdier en een niet-knaagdier.
Bij de ontwikkeling van geneesmiddelen moet je je heel erg aan de richtlijnen houden en moet je heel transparant zijn. Alles wat je doet wordt gecontroleerd door het GLP (good lab practice).

In de jaren 70 was er een lab waar heel veel onderzoeken werden gedaan die heel slordig werden uitgevoerd. 40% van alle toxiciteitstudies in de USA werden slordig gedaan en er werd aan data matching gedaan. De GLP is geïntroduceerd in de late 70’s om te zorgen dat onderzoek vanaf dat moment netjes gedaan zou worden. Je moet kunnen laten zien dat de resultaten kloppen. Je moet ervoor zorgen de dat kwaliteit van de resultaten onder controle is. Je moet alles bijhouden en je moet ervoor zorgen dat alles traceerbaar is.


Vooral in de fase van preklinische ontwikkeling moet je je heel goed aan de regels houden. Tijdens de klinische development heb je iets meer vrijheid.

Het duurt 10-13 jaar voordat een stof als geneesmiddel op de markt gebracht kan worden.


Van drug discovery naar preclinical development:

Van preclinical development naar fase 1 van de clinical development

  • definitive genetic toxicity tests

  • dose-range and definitive 14-28 dagen toxicology (knaagdier en niet-knaagdier)

  • safety pharmacology (CV, CNS en respiratory system)

Welke studies worden gedaan met een nieuw geneesmiddel?



  • In vitro met hepatocyten cellijnen of microsomen. (let op, bij microsomen kun je niet alle metabolieten zien, omdat je een groot aantal enzymen mist.)

  • In vivo met proefdieren

  • Orale beschikbaarheid  bestuderen of het geneesmiddel wel oraal ingenomen kan worden.

  • Weefseldistributie

  • Ontwikkeling van een dosis-effect curve en bepaling van de LOAEL en de NOAEL. De NOAEL bij het gevoeligste proefdier bepaalt de maximale startdosis bij mensen.

  • Maximum concentratie en totale blootstelling (ook na meervoudig doseren) Hiermee kun je de gevonden toxiciteit interpreteren

  • Genotoxiciteitsstudies zoals de AMES test of de micronucleus assay

Er is een knaagdier en een niet-knaagdier nodig. De species selectie wordt gebaseerd op relevante farmacologie en vergelijking van het metabole profiel van dieren en mensen.


Wanneer er een hogere AUC gemeten wordt, remt een geneesmiddel zijn eigen metabolisme en blijft zijn concentratie dus hoger. Een lagere AUC betekent juist dat hij zijn eigen metabolisme stimuleert.
Toxicokinetiek bij animal safety studies

  • het support de interpretatie van herhaaldelijke dose toxiciteitsstudies

  • bewijs van absorptie en blootstelling in de tijd

  • determinatie van de exposure-effect relatie

Voor fase 1:



  • Goede formulering

    • Hogere beschikbaarheid.

  • Is het effectief?

De ADI wordt niet zo veel meer gebruikt. Tegenwoordig reken we dat uit als

Human starting dose = NOAEL / safety factor (= 10) * conversion based on body surface area.
Klinische studies:


  • Fase 1: Bij gezonde vrijwilligers. Je kijkt naar de veiligheid, het biologische effect, het metabolisme en de kinetiek.

  • Fase 2: Geselecteerde kleine groepen patiënten. Je kijkt naar de therapeutische respons, dosis regime, het metabolisme en de kinetiek

  • Fase 3: grote groepen patiënten. Je kijkt naar de veiligheid en je vergelijkt het middel met dingen die al op de markt zijn (is het beter?)

Tijdens het hele klinische proces blijf je doorgaan met proefdieronderzoek. Ook wordt er onderzoek gedaan aan nakomelingen van de proefdieren om teratogeniteit te bepalen.


Case example: Drug X.

Drug X was in klinische fase II gekomen.



Alles leek goed in dieren. Bij mensen kregen ze 14C samples. Er werd ontdekt dat er bij mensen in het plasma een aantal hele andere metabolieten aanwezig waren die niet bij de rat en de hond gevonden werden. In apen bleek het metaboliet wel aanwezig te zijn. Alle studies werden herhaald bij de aap om te kijken of de metaboliet niet toxisch is.
1   2   3   4   5   6


Dovnload 277.62 Kb.