Leverens rolle i omsætning og udskillelsen af lægemidler

Question 1

Hvordan kan lægemidler elimineres?

Answer 1

Elimination af lægemidler sker på to principielt forskellige måder:
- Udskillelse/ekskretion af lægemidlet i uforandret form
- Kemisk omdannelse/biotransformation/metabolisme

Question 2

Hvordan inddeles biotransformation?

Answer 2

Biotranformationen inddeles i fase I-processer (oxidation, reduktion og hydrolyse), og fase II-processer (glukuronidering og N-acetylering).

Question 3

Hvad er Fase I-reaktioner?

Answer 3

Fase I-reaktioner refererer til den første fase af metaboliske transformationer eller biotransformationer, hvor kemiske forbindelser, normalt lipofile (fedtopløselige), gennemgår forskellige kemiske reaktioner for at gøre dem mere vandopløselige og lettere at udskille fra kroppen.

Disse reaktioner finder sted primært i leveren, hvor et bredt udvalg af enzymer er involveret i at modificere eller introducere funktionelle grupper i molekylerne.

Typer af Fase I-reaktioner:
- Oxidation: Oxidation er en af de mest almindelige typer af fase I-reaktioner. Det indebærer tilføjelse af en oxygenatom eller fjernelse af brint fra det substrat. Cytokrom P450-enzymer spiller en central rolle i denne proces. Eksempler på oxidation inkluderer hydroxylering og dealkylering.
- Reduktion: Reduktion indebærer tilføjelse af brint til et molekyle, hvilket ofte reducerer molekylet. Dette kan gøres ved hjælp af enzymer som cytochrome P450 reduktaser.
- Hydrolyse: Hydrolyse involverer splittelse af et kemisk binding ved hjælp af vand. Estere og amider kan undergå hydrolyse i fase I-reaktioner.

Question 4

Hvad er formålet med Fase I-reaktioner?

Answer 4

Øge Vandopløselighed:
- Ved at introducere funktionelle grupper i molekylerne øges deres vandopløselighed, hvilket gør dem mere tilgængelige for efterfølgende metaboliske processer og udskillelse.

Forberedelse til Fase II-reaktioner:
- Produkterne af fase I-reaktioner bliver ofte substrater for fase II-reaktioner, hvor yderligere vandopløselige forbindelser dannes.

Aktivering af Prodrugs:
- Nogle lægemidler administreres som inaktive prodrugs og aktiveres ved at gennemgå fase I-reaktioner.

Question 5

Hvad er Fase II-reaktioner?

Answer 5

Fase II-reaktioner, også kendt som konjugationsreaktioner, er den anden fase af metaboliske transformationer eller biotransformationer, der forekommer primært i leveren.

Disse reaktioner følger ofte efter fase I-reaktioner og involverer konjugation eller sammenkobling af vandopløselige molekyler med de produkter, der er genereret i fase I.

Typer af Fase II-reaktioner:
- Glukuronidering: Tilføjelse af en glukuronsyregruppe til lægemiddelmetabolitten, ofte katalyseret af UDP-glukuronosyltransferase (UGT) enzymer. Denne reaktion er almindelig og gør metabolitten mere vandopløselig.
- Sulfation: Tilføjelse af en sulfatgruppe (SO4) til lægemiddelmetabolitten, normalt involverende enzymet sulfotransferase. Sulfation øger vandopløseligheden og hjælper med udskillelse.
- Acetylering: Tilføjelse af en acetylgruppe (COCH3) til lægemiddelmetabolitten, katalyseret af N-acetyltransferase (NAT) enzymer. Acetylering er almindelig i metabolismen af visse lægemidler.
- Glutathionkonjugation: Konjugation med tripeptidet glutathion, faciliteret af glutathion S-transferase enzymer. Denne reaktion er afgørende for detoxifikation.

Question 6

Hvad er formålet med Fase II-reaktioner

Answer 6

Øge Vandopløselighed:
- Konjugationen af vandopløselige grupper i fase II-reaktioner yderligere øger molekylernes vandopløselighed, hvilket gør dem mere egnet til udskillelse via vandige kropsvæsker som urin eller galden.

Detoxifikation:
- Fase II-reaktioner er afgørende for detoxifikation af xenobiotika (fremmede stoffer), medicin og endogene stoffer, der er blevet metaboliseret i fase I.

Forberedelse til Udskillelse:
- De konjugerede produkter dannet i fase II er ofte klar til udskillelse via nyrerne (urin) eller galdevejene (galden).

Inaktivering af Metabolitter:
- Konjugation kan resultere i inaktivering af metabolitter, hvilket kan være en beskyttelsesmekanisme for kroppen.

Question 7

Hvad består et cytokrom P450-enzym af?

Answer 7

Et cytokrom P450-enzym består af ét enkelt polypeptid med et hæm-molekyle som protetisk gruppe.

Question 8

Hvilken er den kvantitativt dominerende eliminationsvej for lægemidler?

Answer 8

Oxidation i leveren udgør den kvantitativt dominerende eliminationsvej for lægemidler.

Question 9

Beskriv cytokrom P450 enzymers rolle i eliminering af lægemidler

Answer 9

Den hepatiske oxidation, som udgør den kvantitativt dominerende eliminationsvej for lægemidler, katalyseres først og fremmst af cytokrom P450 (CYP)-enzymsystemet, der er fællesbetegnelsen for en gruppe af nært beslægtede enzymer, som er lokaliseret intracellulært i det glatte endoplasmatiske retikulums membran.

Med hjælp fra den reducerede form af NADPH og cytokrom P450-reduktase, har cytokrom P450-enzymerne den helt unikke egenskab, at de er i stand til at indkorporere et iltatom i lægemiddelsubstratet.

Cytokrom P450 er derfor monooxygenaser, som også oxiderer fedtsyrer, steroider og hormoner.

Question 10

Beskriv oxidationen

Answer 10

1. Lægemiddelsubstratet (D) binder sig reversibelt til cytokrom P450 i det oxiderede “hvilestadium” (“ferri”).
2. Efter bindingen af substratet bliver hæmmolekylet reduceret til “ferrostadiet” ved hjælp af cytokrom P450-reduktase, som skaffer de nødvendige elektroner fra NADPH.
3. Herefter reagerer det reducerede kompleks med molekylært ilt under dannelse af et “ferro-cytokrom P450-dioxygenkompleks”.
4. Kløvningen af dioxygenkomplekses initieres ved, at der fra NADPH på ny overføres en elektron.
5. Efter donation af to protoner dannes et vandmolekyle ved fraspaltning af det ene iltatom.
6. Det tilbageværende iltatom inkorporeres i lædemidlet, og cytokrom P450 returnerer til sit hvilende ferri-stadium.

Question 11

Beskriv hydrolyse

Answer 11

Hydrolyse betyder spaltning af lægemidlet i fragmenter ved tilførsel af vand.

Hydroxylgruppen inkorporeres i det ene fragment og brintatomet i det andet.

Proteaser og peptidaser spalter peptidbindinger ved hydrolyse og spiller derfor en vigtig rolle ved biotransformation af lægemidler af polypeptidtypen.

Question 11

Beskriv glukuronidering

Answer 11

Glukuronidering katalyseres af glukuronyltransferaser, som er enzymer der er forankrede i membranen af levercellernes glatte endoplasmatiske retikulum.

Glukuronideringsreaktionen involverer tilføjelsen af en glukuronsyregruppe (fra uridindiphosphoglukuronsyre eller UDP-glukuronsyre) til et substrat under enzymatisk kontrol af glukuronyltransferaser.

Formålet med glukuronidering er at øge vandopløseligheden af det oprindelige substratmolekyle. Dette gør det lettere at udskille via nyrerne, da vandopløselige forbindelser normalt lettere elimineres fra kroppen.

Glukuronidering spiller også en afgørende rolle i afgiftning af forskellige forbindelser, da det ofte resulterer i inaktivering og øget eliminering af toksiske stoffer fra kroppen.

Question 12

Beskriv N-acetylering

Answer 12

N-acetylering udføres af N-acetyltransferase enzymer, der overfører en acetylgruppe fra acetylcoenzym A (AcCoA) til en aminogruppe på substratmolekylet.

N-acetylering tjener ofte som en afgiftningsmekanisme ved at inaktivere toksiske eller reaktive forbindelser. Ved at tilføje en acetylgruppe gøres molekylerne mere vandopløselige og lettere udskillelige fra kroppen.

Question 12

Beskriv reduktion

Answer 12

Reduktaser i såvel cytosol som glat endoplasmatisk retikulum i lever og andre væv kan reducere nitrogrupper efter den generelle formel.

Question 13

Hvad er et Prodrug?

Answer 13

Ved et prodrug forstår man et farmakologisk inaktivt lægemiddel, som først ved biotransformation omdannes til en aktiv metabolit, der herefter er ansvarlig for lægemidlets ønskede og uønskede virkninger.

Question 14

Forklar konsekvenserne af CYP450 enzyminduktion

Answer 14

CYP450 enzyminduktion refererer til processen, hvor gentagen administration af visse stoffer fører til øget produktion eller aktivering af CYP450-enzymer i leveren samt reduceret nedbrydning af enzymerne.

Induktion af CYP450-enzymet har flere konsekvenser:

Accelereret lægemiddelmetabolisme:
- Den primære virkning af CYP450 enzyminduktion er en øget metabolisme af lægemidler og andre stoffer. Dette skyldes, at de inducerede enzymer nedbryder substraterne hurtigere.

Nedsat lægemiddelvirkning:
- Da hastigheden af lægemiddelmetabolisme øges, resulterer det ofte i lavere koncentrationer af det aktive lægemiddel i blodbanen. Dette kan føre til nedsat terapeutisk effekt, og lægemidler kan kræve justering af dosering for at opretholde ønskede terapeutiske niveauer.

Øget risiko for metabolit-medierede toksicitet
- For nogle lægemidler kan CYP450 enzyminduktion føre til øget dannelse af reaktive metabolitter, herunder potentielt toksiske metabolitter. Dette kan øge risikoen for bivirkninger og toksicitet.

Question 15

Hvilke lægemidler fører til enzyminduktion af CYP450?

Answer 15

Flere stoffer er kendt for at forårsage enzyminduktion af CYP450-enzymet. Disse stoffer kan øge produktionen eller aktiviteten af CYP450-enzymer i leveren og derved accelerere metabolismen af andre lægemidler og xenobiotika. Nogle af de mest kendte induktorer inkluderer:
- Rifampicin: Et antibiotikum, der ofte anvendes til behandling af tuberkulose.
- Carbamazepin: Et antiepileptisk lægemiddel, der bruges til behandling af epilepsi og visse former for smerte.
- Over andre 200 lægemidler kan også forårsage enzyminduktion af CYP450.

Question 16

Forklar konsekvenserne af CYP450 enzymhæmning

Answer 16

CYP450 enzymhæmning refererer til en proces, hvor visse stoffer reducerer aktiviteten af CYP450-enzymer i leveren. Dette kan have betydelige konsekvenser for metabolismen af lægemidler og andre xenobiotika i kroppen.

Øget lægemiddelkoncentration:
- Hæmning af CYP450-enzymaktivitet kan resultere i langsommere metabolisme af lægemidler. Dette fører til højere koncentrationer af lægemidler i blodet, hvilket kan forstærke den farmakologiske virkning.

Øget risiko for bivirkninger:
- Når lægemiddelkoncentrationerne stiger, øges risikoen for bivirkninger, da kroppen kan opleve en højere eksponering for det aktive stof.

Problemer med smalle terapeutiske vinduer:
- Lægemidler med et smalt terapeutisk vindue, hvor der er en lille forskel mellem den ønskede terapeutiske effekt og toksicitet, kan være særligt følsomme over for CYP450 enzymhæmning.

Dosisjusteringer kræves:
- Når en patient tager et lægemiddel, der hæmmer CYP450-enzymet, kan dosisjusteringer være nødvendige for at undgå toksicitet og opretholde ønskede terapeutiske niveauer.

Question 17

Hvilke lægemidler fører til enzymhæmning af CYP450?

Answer 17

Der er mange lægemidler, der kan hæmme CYP450-enzymaktivitet. Disse lægemidler fungerer som hæmmere ved at påvirke enzymernes aktivitet og reducere hastigheden af metabolismen af andre stoffer, der metaboliseres af de samme enzymer.
- Svampedræbende midler såsom ketoconazol, fluconazol og itraconazol
- Makrolider såsom eryhromycin og clarithromycin
- Grapefrugtjuice

Question 18

Hvad er first-pass effekt?

Answer 18

First-pass effekt (også kendt som first-pass metabolism) refererer til det fænomen, hvor en betydelig del af et lægemiddel metaboliseres eller elimineres i leveren, inden det når den systemiske cirkulation (blodbanen). Dette sker, når et lægemiddel administreres oralt (gennem munden) og absorberes fra tarmen til portalvenen, som fører direkte til leveren.

Administration via munden:
- First-pass effekt opstår primært ved oral administration af lægemidler, hvor de indtages gennem munden.

Absorption fra tarmen:
- Efter oral indtagelse absorberes lægemidlet fra tarmen og transporteres gennem portalvenen til leveren.

Metabolisme i leveren:
- I leveren kan lægemidlet metaboliseres af forskellige enzymer, især cytokrom P450-enzymer, før det når den systemiske cirkulation.

Reduktion af biotilgængelighed:
- First-pass effekten reducerer den mængde af det aktive lægemiddel, der når den systemiske cirkulation. Dette kaldes også biotilgængelighed.

Question 19

Forklar first pass effektens betydning på lægemidlets biotilgængelighed

Answer 19

First-pass metabolismen har en betydelig indflydelse på lægemidlets biotilgængelighed.
- Biotilgængelighed refererer til den procentdel af et administreret lægemiddel, der når den systemiske cirkulation i en uskiftet og aktiv form.
- Når et lægemiddel administreres oralt og går igennem first-pass metabolismen, kan biotilgængeligheden påvirkes på flere måder:

Reduceret biotilgængelighed:
- First-pass metabolismen kan resultere i nedbrydning eller inaktivering af en betydelig del af lægemidlet i leveren, før det når den systemiske cirkulation. Dette reducerer den mængde aktive lægemiddelsubstans, der når blodbanen.

Variation mellem lægemidler:
- Graden af first-pass metabolisme varierer mellem forskellige lægemidler afhængigt af deres kemiske egenskaber og evnen til at blive metaboliseret i leveren.
- Nogle lægemidler gennemgår omfattende first-pass metabolisme, mens andre er mindre påvirket.

Lav biotilgængelighed for visse lægemidler:
- Visse lægemidler, der er kendt for at have høj first-pass metabolisme, kan have lav oral biotilgængelighed. Dette betyder, at kun en lille del af den indtagne dosis når blodbanen i en aktiv form.

Dosering:
- For at kompensere for first-pass metabolismen kan doseringen af oralt administrerede lægemidler justeres. Dette kan indebære at øge dosisstørrelsen eller doseringsfrekvensen for at opnå ønsket terapeutisk effekt.

Alternativ administration:
- For at undgå first-pass metabolismen kan nogle lægemidler administreres på alternative måder, såsom intravenøs administration, hvor lægemidlet omgår leveren og når den systemiske cirkulation mere direkte.

Question 20

Identificer lægemidlernes rolle i leverskade

Answer 20

De skadelige eller utilsigtede virkninger, lægemidler kan have på leveren, kan groft opdeles i to hovedgrupper:
- Lægemidlet kan medføre en levercellebeskadigelse (hepatocelllulær)
- Lægemidlet kan medføre en beskadigelse af leverens evne til at producere og secernere galde (kolestatisk)

Question 21

Beskriv paracetamolforgiftning

Answer 21

Paracetamol omdannes efter terapeutiske doser primært ved glukuronidering og sulfatering i leveren, og kun få procent oxideres ved hjælp af cytokrom P450 til det stærkt reaktive intermediærprodukt N-acetyl-p-benzoquinon-imin (NAPQI).
- Tripeptidet glutation inaktiverer meget hurtigt og effektivt NAPQI til cystein og merkapturat-konjugater.
- Oxidationen af parecetamol følger førsteordenskinetik, selv efter meget høje doser, mens både sulfaterings- og glukuronideringsenzymerne meget hurtigt mættes, således at konjugationen følger nulteordenskinetik.

Dette indebærer, at den partielle dannelses-clearance for NAPQI stort set ikke ændres ved overdosis, men at de partielle dannelses-clearances for de sulfaterede og glukuroniderede metabolitter falder. Konsekvensen bliver, at den fraktion af en overdosis parecetamol, der oxideres, kan stige helt op til 30-40%.

Herved tømmes leverens depoter af glutation meget hurtigt, og ved en kritisk grænse på ca. 30% af det normale glutationindhold bindes NAPQI kovalent til makromolekyler i levercellerne, hvilket fremkalder vævsnekrose.

Efter indtagelse af meget store doser (>25 gram) kan forgiftningen i løbet af få døgn udvikle sig til et fulminant leversvigt med dødelig udgang.

Question 22

Beskriv behanldingen af paracetamolforgiftning

Answer 22

Behandlingen af overdosis består bl.a. i tilførsel af N-acetylcystein, som dels øget glutationdannelse, dels nedsætter den toksiske virkning af NAPQI.

Question 23

Hvilke risiko øger sårbarhed over for paracetamolforgiftning?

Answer 23

Den individuelle sårbarhed for paracetamolforgiftning er meget forskellig.

Indtagelse af stoffer, der inducerer cytokrom P450, øger risikoen.

Dårlig ernæringstilstand fører til nedsatte glutationdepoter og øger derfor også risikoen for forgiftning.

Question 24

Hvordan opstår medicininducerede leverskader?

Answer 24

Direkte toksicitet:
- Nogle lægemidler kan have en direkte toksisk virkning på levercellerne.
- Dette kan resultere i cellebeskadigelse og inflammation, hvilket kan føre til leverskade.

Metabolisk aktivering
- En række lægemidler metaboliseres i leveren for at danne reaktive metabolitter. Disse reaktive metabolitter kan binde sig til cellemolekyler og forårsage toksicitet.
- Eksempelvis sker dette med paracetamol, hvor dets toksiske metabolit N-acetyl-p-benzochinonimin (NAPQI) dannes.

Dosisafhængig toksicitet:
- Nogle lægemidler kan forårsage leverskade i en dosisafhængig måde, hvilket betyder, at risikoen for skade øges med stigende doser af lægemidlet.

Idiosynkratiske reaktioner:
- Idiosynkratiske reaktioner er uforudsigelige og ikke nødvendigvis dosisafhængige.
- Nogle individer kan udvikle en overfølsomhed over for visse lægemidler, hvilket resulterer i en immunologisk reaktion og leverskade.

Immunologiske reaktioner:
- Immunologiske reaktioner kan føre til leverskade. Nogle lægemidler kan udløse en immunrespons, hvor immunsystemet angriber levercellerne, hvilket fører til inflammation og skade.

Question 25

Identificer konsekvenserne af leverskade på omsætning og udskillelse af lægemidler

Answer 25

Leverskade kan have betydelige konsekvenser for omsætning og udskillelse af lægemidler. Leveren spiller en central rolle i lægemiddelmetabolisme og udskillelse, og når den er påvirket af skade, kan flere processer blive påvirket.

Nedsat lægemiddelmetabolisme:
- Leveren er hovedsageligt ansvarlig for at metabolisere (nedbryde) lægemidler. Leverskade kan resultere i nedsat metabolisk aktivitet, hvilket fører til langsommere omsætning af lægemidler.
- Dette kan forlænge varigheden af lægemidlets virkning og øge risikoen for toksicitet.

Øget risiko for toksicitet:
- Da leveren er afgørende for at inaktivere og fjerne toksiske metabolitter af lægemidler, kan en nedsat leverfunktion føre til akkumulering af skadelige stoffer.
- Dette øger risikoen for toksicitet og bivirkninger.

Ændret lægemiddelmetabolisme:
- Visse lægemidler metaboliseres af enzymer i leveren, kendt som cytochrom P450-enzymer. Leverskade kan ændre aktiviteten af disse enzymer, hvilket resulterer i ændret metabolisk skæbne for lægemidler.
- Nogle lægemidler kan blive metaboliseret hurtigere eller langsommere, afhængigt af leverskadens art.

Nedsat first pass effekt:
- First pass effekt refererer til den metabolisme, der finder sted, når et lægemiddel passerer gennem leveren efter oral administration, før det når den systemiske cirkulation.
- Leverskade kan nedsætte first pass effekt, hvilket kan ændre lægemidlets biotilgængelighed.

Reduceret albuminproduktion:
- Leveren producerer albumin, et vigtigt plasmaprotein, der binder sig til mange lægemidler og påvirker deres distributionsvolumen.
- Leverskade kan føre til lavere albuminniveauer, hvilket potentielt påvirker lægemidlets distribution og clearance.

Ændret galdesekretion:
- Leveren spiller en rolle i galdesekretionen, hvilket er vigtigt for udskillelse af visse lægemidler og deres metabolitter.
- Leverskade kan påvirke galdesekretionen og dermed udskillelsen af lægemidler.

Nedsat glukuronsyrekonjugering:
- Nogle lægemidler metaboliseres ved konjugering med glukuronsyre i leveren.
- Leverskade kan nedsætte denne proces, hvilket kan påvirke elimineringen af visse lægemidler.

Question 26

Leverskades påvirkning på lægemiddeleliminationen

Answer 26

Akutte eller kroniske sygdomme, der påvirker leverens struktur eller funktion, påvirker markant leverens metabolisme af visse lægemidler. Sådanne tilstande inkluderer alkoholisk hepatitis, aktiv eller inaktiv alkoholisk cirrhosis, hæmokromatose, kronisk aktiv hepatitis, biliær cirrhosis samt akut viral eller lægemiddelinduceret hepatitis. Afhængigt af deres sværhedsgrad kan disse tilstande væsentligt hæmme leverens lægemiddelmetaboliserende enzymer, især mikrosomale oxidaser, og dermed markant påvirke lægemiddeleliminationen.

Question 27

Forklar patofysiologi og mekanismer for lægemiddel toksicitet

Answer 27

Patofysiologi og mekanismer for lægemiddeltoksicitet kan variere afhængigt af det specifikke lægemiddel og dets interaktion med kroppens biologiske systemer. Generelt set er toksicitet en uønsket og skadelig effekt, som et lægemiddel kan have på kroppen.

Her er nogle almindelige mekanismer for lægemiddeltoksicitet:

Direkte cellebeskadigelse:
- Nogle lægemidler kan forårsage direkte skade på celler, især når de interagerer med cellemembraner, organeller eller DNA.
- Dette kan føre til celledød og organsvigt.

Reaktiv metabolisme:
- Nogle lægemidler metaboliseres i leveren for at danne reaktive metabolitter, der kan binde sig til cellemolekyler og forårsage toksicitet.
- Dette sker f.eks. ved paracetamol, hvor dets toksiske metabolit kan forårsage leverskade.

Oxidativ stress:
- Nogle lægemidler kan føre til øget dannelse af reaktive oxygenarter (ROS), der kan forårsage oxidative skader på celler.
- Dette kan påvirke cellemembraner, proteiner og DNA.

Mitokondriel dysfunktion:
- Lægemidler kan påvirke mitokondriernes funktion, hvilket kan resultere i nedsat energiproduktion, øget ROS-produktion og aktivering af celledødssignaler.

Immunologiske reaktioner:
- Nogle personer kan udvikle overfølsomhedsreaktioner eller allergiske reaktioner på visse lægemidler, hvilket udløser immunsystemet og kan forårsage vævsskade.

Question 28

Hvad er type A-bivirkninger?

Answer 28

Type A-bivirkninger er reaktioner, der kan forudsiges ud fra lægemidlets kendte virkninger på organismen.

Question 29

Hvad er type B-bivirkninger?

Answer 29

Type B-bivirkninger er alvorlige og optræder uden sammenhæng med lægemidlets kendte virkninger og er derfor uforudsigelige.

Question 30

Angiv en type A-bivirkning med hepatocellulær levercellebeskadigelse

Answer 30

En type A-bivirkning med hepatocellulær levercellebeskadigelse vil fx kunne ses ved en overdosis af paracetamol, som vil forårsage konfluerende nekrose i zone 3.

Question 31

Angiv en type A-bivirkning med kolestase

Answer 31

En type A-bivirkning. medkolestase vil kunne ses ved fx en overdosis af østrogener eller anabole steroider.