Munta Flashcards
Studien:
Studien:
Djuret får då leva i en bur där faces och urin separeras därefter kan man mäta både modersubstans samt metabolit i MS. MS är den känsligaste detektorn som mäter låga koncentrationer.
Det är bra att få reda på hur mycket och var läkemedlet huvudsakligen elimineras. Detta då det är viktigt att få reda på om det är eventuella toxiska metaboliter som bildas och om de t.ex. ska utsöndras via njurarna så vet man hur man ska hantera detta problem i senare studier.
Serie 1 utsöndras till större delen hepatiskt
Serie 2 utsöndras till större delen av renalt
Serie 3 utsöndras till större delen hepatiskt
Ovan kunde avgöras med hjälp av att CLR = fe * CL —> Jämför med CLH
2 Hur god är korrelationen (IVIVC = in vitro-in vivocorrelation) mellan det CL som är skalat från råttmikrosomer/hepatocyter in vitro och det som är observerat i råtta (in vivo-försök) för respektive leadserie?
Undersök med att göra lämpliga diagram (sätt predikterade, d.v.s. skalade, värden på X-axeln).
Är korrelationen “bra” (R2 > 0.6) eller “dålig”?
Notera att in vitro-data finns för 10 st. substanser per serie inklusive respektive leadförening. Ge en trovärdig förklaring till de fall då korrelationen är dålig.
2 Hur god är korrelationen (IVIVC = in vitro-in vivocorrelation) mellan det CL som är skalat från råttmikrosomer/hepatocyter in vitro och det som är observerat i råtta (in vivo-försök) för respektive leadserie?
Undersök med att göra lämpliga diagram (sätt predikterade, d.v.s. skalade, värden på X-axeln).
Är korrelationen “bra” (R2 > 0.6) eller “dålig”?
Notera att in vitro-data finns för 10 st. substanser per serie inklusive respektive leadförening. Ge en trovärdig förklaring till de fall då korrelationen är dålig.
Serie 1: Det är dålig korrelation i mikrosomal (R2 = 0,003). Hepatocyt hade en bättre korrelation (R2 = 0,7671).
Hepatocyter är bättre än mikrosomer: De är dyrare att köpa, med de är mer tillförlitliga. Vi har hela cellen, men med mikrosomer har vi renat bort hela cellen och har bara liten kvar av den. Hepatocyter är intakta celler som liknar invivo, cellmembranet blir hastighetsbegränsande steg, som skyddar från metabolism, samt LM transportörer som sitter på cellmembran och pumpar in LM.
Serie 2: Det är dålig korrelation hos både mikrosomerna och hepatocyterna då korrelation för hepatocyterna är 0,325 och för mikrosamerna är 0,1183.
Detta kan förklaras på så sätt att eliminationsvägen genom njurarna dominerar då fe är 0,6 vilket innebär att endast 40 % elimineras genom levern. Utifrån fe värdet kan man konstatera att substansen huvudsakligen elimineras via njurarna vilket gör det svårt att prediktera ett total CL då njurfunktionen ej är mätbar/studeras. Anledningen hep ändå är lite större än mic beror på resonemanget ovan.
(Observerat in vivo CL är mätt i en hel råtta vilket leder till att det CL som har erhållits är delvis från renal utsöndring av substansen eftersom totala Cl är lika med renal Cl + hepatisk CL.
Det predikterade in vivo CL från in vitro tester har dock erhållits från hepatisk metabolism (hepatocyter och mikrosomer) CL blir därför fel predikterat eftersom det endast baseras på metabolism när det egentligen är endast 40 % som metaboliseras in vivo.
Serie 3: Det är god korrelation i både hepatocyterna (0,8918) och mikrosomerna (0,8351). Eftersom det är god korrelation så är in vitro studien en bra modell av vad som sker in vivo. Substansen elimineras till 97 % genom hepatisk metabolism (Där fe renal = 0.03).
De rätta enzymerna som metaboliserar substansen finns med största sannolikhet i lika stor mängd i både hepataocyterna och i mikrosomerna.
3 Den uppskattade biotillgängligheten (F) av en substans bestäms av sambandet:
F= fa× (1-EG) × (1-EH)
Börja med att uppskatta den hepatiska extraktionen (EH) utifrån uppmätta (“observed”) in vivo-värden på CL med antagande om att Cb/Cp=1.
Använd denna för att prediktera biotillgängligheten med ytterligare antaganden om att absorptionen från tarmen är fullständig (fa = 1) och ingen metabolism sker i tarmväggen (EG = 0).
Avsätt observerat F mot beräknat FH, dvs (1 - EH), i en figur för varje serie.
Hur bra är korrelationen för respektive leadserie? Om korrelationen är dålig (R2 < 0.6) eller på annat sätt ser egendomlig ut, ge en trovärdig tolkning av resultatet.
3 Den uppskattade biotillgängligheten (F) av en substans bestäms av sambandet:
F= fa× (1-EG) × (1-EH)
Börja med att uppskatta den hepatiska extraktionen (EH) utifrån uppmätta (“observed”) in vivo-värden på CL med antagande om att Cb/Cp=1.
Använd denna för att prediktera biotillgängligheten med ytterligare antaganden om att absorptionen från tarmen är fullständig (fa = 1) och ingen metabolism sker i tarmväggen (EG = 0).
Avsätt observerat F mot beräknat FH, dvs (1 - EH), i en figur för varje serie.
Hur bra är korrelationen för respektive leadserie? Om korrelationen är dålig (R2 < 0.6) eller på annat sätt ser egendomlig ut, ge en trovärdig tolkning av resultatet.
Serie 1 & 3: Har en bra korrelation (0,6515; 0,9176) då substansen till störst del elimineras hepatiskt. Man kan nästan säga att CL(tot) är ungefär lika med CL(H) (95; 97 % metaboliseras via levern).
Serie 2: Enligt antagandet fa = 1 och EG = 0 så är F = (1-EH) vilket innebär att F är beroende av den hepatiska extraktionsgraden. Serie 2 har en dålig korrelation (R2 = 0,00069) då substansen huvudsakligen utsöndras renalt.
5 Beräkna de procentuella bidragen från angivna CYP isoformer till det totala hepatiska intrinsic CL hos människa för Serie 2 och 3 (motsvarande data saknas för serie 3).
5 Beräkna de procentuella bidragen från angivna CYP isoformer till det totala hepatiska intrinsic CL hos människa för Serie 2 och 3 (motsvarande data saknas för serie 3).
Syftet är att se hur många procent av substansen som blir metaboliseras av ett visst enzym. Man vill inte att ett enzym ska metabolisera mer än 70 % (för det inte ska vara beroende på av ett visst enzym) av en substans och man vill helst inte att enzymet ska vara polymorft. Detta för att undvika läkemedelsinteraktioner.
Serie 2:
→ 40 % av substansen metaboliseras i levern och 60 % utsöndras oförändrat i urinen (Där fe renalt lika med 0.6)
→ Av de 40 % som metaboliseras så står CYP2C19 för 36 och CYP2D6 för 64 % av metabolismen.
→ Fördelen med denna substans är att den har 2 olika eliminationsvägar (renal och hepatiskt via två enzym).
→ Den enda nackdelen i denna aspekt är att CYP2D6 är polymorft så att aktiviteten av det kan variera mellan olika individer.
Serie 3:
→ Metaboliserars till 89,9 % av CYP3A4 och 10,1 % av CYP1A2.
→ 97 % av substansens hela elimination är hepatisk (Där fe renalt är lågt på endast 0.03)
- Använd allometrisk skalning, med tillämpning av “exponentregeln” (“ruleof exponents”) för att prediktera farmakokinetiken hos människa.
Vad blir de beräknade CL och V för de tre leadföreningarna hos en 70-kg människa?
Vilken skalningsmodell för CL användes för respektive substans?
Beräkna också t½ från CL och V med antagande av enkompartmentkinetik.
- Använd allometrisk skalning, med tillämpning av “exponentregeln” (“ruleof exponents”) för att prediktera farmakokinetiken hos människa.
Vad blir de beräknade CL och V för de tre leadföreningarna hos en 70-kg människa?
Vilken skalningsmodell för CL användes för respektive substans?
Beräkna också t½ från CL och V med antagande av enkompartmentkinetik.
Följande utfördes:
I. Anpassa den grundläggande allometriska ekvationen till djurdata
II. Undersök den erhållna allometriska exponenten (b)
Serie 1 → Kompenserades med MLP-metoden då:
Vid plott av : CL = a * BW^b
Hade b ett värde på 0.8069 DVS = 0,7-1,0.
- I MLP-metoden plottades CL x MLP mot BW.
Serie 2 → Kompenserades med BrW-metoden då:
Vid plott av : CL = a * BW^b
Hade b ett värde på 1.0948 DVS = 1-1,3.
- BrW-metoden plottades CL x BrW mot BW. Man tar alltså hänsyn till hjärnvikten
Serie 3 → Basic allometrisk ekvation användes då:
Vid plott av : CL = a * BW^b
Hade b ett värde på 0.6646 DVS = 0,55-0,7.
I Basic-metoden plottades CL mot BW.
- Jämför uppskattat CL för människa från in vitro-in vivo skalningen baserat på mikrosomer och hepatocyter (uppgift 4) med predikterade värdena från den allometriska skalningen (uppgift 6). Överensstämmer dessa (siffror) för respektive lead-förening?
För att göra denna jämförelse visuellt, lägg in datapunkterna för skalade in vitrovärden (både för råtta och människa) i figurerna för den allometriska skalningen för respektive serie. Multiplicera de in vitro-skalade värdena på CL med brainweight eller maximum life span när det krävs.
Kommentera eventuella skillnader och ange trovärdiga förklaringar med stöd av det Du redan vet om substansernas eliminationsvägar. à Ange också vilket CL-värde (antingen skalat allometriskt eller beräknat från in vitro-data) som Du skulle sätta störst tilltro till för respektive lead-förening om du blir ombedd att ge din bästa gissning på CL i människa (som ännu inte studerats).
(Du kommer senare att få instruktioner om att använda de allometriskt skalade värdena, dina resonemang här påverkar alltså inte fortsatta beräkningar i uppgiften).
- Jämför uppskattat CL för människa från in vitro-in vivo skalningen baserat på mikrosomer och hepatocyter (uppgift 4) med predikterade värdena från den allometriska skalningen (uppgift 6). Överensstämmer dessa (siffror) för respektive lead-förening?
För att göra denna jämförelse visuellt, lägg in datapunkterna för skalade in vitrovärden (både för råtta och människa) i figurerna för den allometriska skalningen för respektive serie. Multiplicera de in vitro-skalade värdena på CL med brainweight eller maximum life span när det krävs.
Kommentera eventuella skillnader och ange trovärdiga förklaringar med stöd av det Du redan vet om substansernas eliminationsvägar. à Ange också vilket CL-värde (antingen skalat allometriskt eller beräknat från in vitro-data) som Du skulle sätta störst tilltro till för respektive lead-förening om du blir ombedd att ge din bästa gissning på CL i människa (som ännu inte studerats).
(Du kommer senare att få instruktioner om att använda de allometriskt skalade värdena, dina resonemang här påverkar alltså inte fortsatta beräkningar i uppgiften).
→ allometriska skalningen tar hänsyn till totala CL(renal+hepatisk) jämfört med beräknat CL som baseras på mikrosomal och hepatisk.
Serie 1: Eftersom NAT-enzymet saknas eller har slagits ut hos mikrosomer kommer man få ett avvikande CL-värde från IVIV-skalningen för mikrosomerna. CL-värdet från hepatocyterna och den allometriska skalningen stämmer rätt så bra med varandra. Här väljs CL-värdet från IVIV-skalningen för hepatocyterna p.g.a. mindre kostnad och mer etiskt kvalificerad (inga djur krävs).
Serie 2: CL-värderna skiljer sig emellan. Detta beror på att substanserna framförallt elimineras renalt, vilket den allometriska skalningen tar hänsyn till medan CL-värdet från IVIV-skalningen är uppskattat från leverceller. Här väljs CL-värdet från den allometriska skalningen eftersom den ger en bättre uppskattning.
Serie 3: Dessa substanser elimineras hepatiskt och därmed fungerar båda skalningarna. CL-värdet från den allometriska och IVIV-skalningen skiljer sig
8 Prediktera med hjälp av grafen i excelfilen en ungefärlig fraktion absorberad (fa) i människa utifrån Papp i CACO-2 celler.
8 Prediktera med hjälp av grafen i excelfilen en ungefärlig fraktion absorberad (fa) i människa utifrån Papp i CACO-2 celler.
→ Detta lästes av ur grafen. Papp mättes i CACO-2 celler och fa kunde därefter läsas av från y-axel
- Prediktera biotillgängligheten i människa genom att beräkna FH från det allometriskt skalade värdet på CL. Antag att CLH = CL× (1-fe) där värdet på fe tas ifrån råtta. Antag därutöver att ingen metabolism sker i tarmväggenn i grafen.
- Prediktera biotillgängligheten i människa genom att beräkna FH från det allometriskt skalade värdet på CL. Antag att CLH = CL× (1-fe) där värdet på fe tas ifrån råtta. Antag därutöver att ingen metabolism sker i tarmväggenn i grafen.
→ CL(H) beräknas genom CL x (1 - fe) där värdet på fe är från råtta och inkluderar både renal och feacal-väg.
→ FH beräknas genom
1 - (CLH/QH)
och
F beräknas genom FH x fa
Serie 2 har relativt dålig biotillgänglighet p.g.a. att en låg fraktion (fa = 0,26) absorberas av kroppen, utifrån CACO-2 diagrammet.
- Det är nu dags att uppskatta potensen in vivo för substanserna, dvs den plasmakoncentration som ger upphov till 50 % hämning av nysningsfrekvensen i marsvin. Men först, innan Du vet hur Du praktiskt ska göra denna uppskattning, behöver Du undersöka om det finns någon sorts tidsberoende för sambandet mellan koncentration och effekt. Möjliga tidsberoenden är:
1) direkt C/E-samband (inget tidsberoende)
2) effekt-fördröjning (hysteres) och
3) toleransutveckling (proteres).
Hur skall man undersöka detta? Vad kom Du fram till för respektive substans?
- Det är nu dags att uppskatta potensen in vivo för substanserna, dvs den plasmakoncentration som ger upphov till 50 % hämning av nysningsfrekvensen i marsvin. Men först, innan Du vet hur Du praktiskt ska göra denna uppskattning, behöver Du undersöka om det finns någon sorts tidsberoende för sambandet mellan koncentration och effekt. Möjliga tidsberoenden är:
1) direkt C/E-samband (inget tidsberoende)
2) effekt-fördröjning (hysteres) och
3) toleransutveckling (proteres).
Hur skall man undersöka detta? Vad kom Du fram till för respektive substans?
→ Plotta koncentration och effekten mot tiden för att se om tidsberoende existerar. Om C(max) och E(max) uppträder samtidigt har vi inget tidsberoende, d.v.s. substanserna visar direkt C/E-samband, vilket visade sig för alla serierna.
→hysteresis = effektfördröjning
- Uppskatta både grafiskt och med en “enkel” modellanpassning de farmakodynamiska parametrarna in vivo för respektive substans.
IC50 är den totala plasmakoncentration som ger upphov till 50 % hämning av nysningsfrekvensen i marsvin.
Avsätt E mot C i ett diagram med logaritmisk X-axel och avläs IC50 grafiskt. X-axeln kan behöva justeras med tätare skalstreck för att underlätta avläsningen.
Gör en modellanpassning, en s.k. naivpooling, och använd Emax-modellen så att de farmakodynamiska parametrarna tillfredställande beskriver hur effekten varierar med koncentration.
Genera nya data baserat på Emax-modellen så att observationerna beskrivs väl av modellen, vilket lättast görs genom att utvärdera både modellprediktioner och observationer i samma graf.
Det grafiskt uppskattade IC50 används som första gissning på IC50 i modellanpassning.
Utför detta för alla tre serier samt referenssubstans och hydroxyzine.
- Uppskatta både grafiskt och med en “enkel” modellanpassning de farmakodynamiska parametrarna in vivo för respektive substans.
IC50 är den totala plasmakoncentration som ger upphov till 50 % hämning av nysningsfrekvensen i marsvin.
Avsätt E mot C i ett diagram med logaritmisk X-axel och avläs IC50 grafiskt. X-axeln kan behöva justeras med tätare skalstreck för att underlätta avläsningen.
Gör en modellanpassning, en s.k. naivpooling, och använd Emax-modellen så att de farmakodynamiska parametrarna tillfredställande beskriver hur effekten varierar med koncentration.
Genera nya data baserat på Emax-modellen så att observationerna beskrivs väl av modellen, vilket lättast görs genom att utvärdera både modellprediktioner och observationer i samma graf.
Det grafiskt uppskattade IC50 används som första gissning på IC50 i modellanpassning.
Utför detta för alla tre serier samt referenssubstans och hydroxyzine.
Antag att Emax är 100 % och därefter plottar man effekten mot koncentrationen.
Logaritmera X-axeln och avläs IC50 vid 50 % av maxeffekten.
→ Ju lägre IC50-värde desto högre potens har substansen.
→ Serie 2 uppvisade lägst IC50-värde.
12 Gör Dig bekant med hur potensen för substanserna har uppskattats in vitro. Se datablad “IVIVC PD”. Plotta in vivo IC50 mot in vitro-potensen IC50vitro i en figur. Hur god är in vitro-in vivo korrelationen?
12 Gör Dig bekant med hur potensen för substanserna har uppskattats in vitro. Se datablad “IVIVC PD”. Plotta in vivo IC50 mot in vitro-potensen IC50vitro i en figur. Hur god är in vitro-in vivo korrelationen?
In vitro in vivo korrelationen: R² = 0,403, vilket tyder på en dålig korrelationen när man tar hänsyn till hela fraktionen dvs både den fria och den bundna fraktionen in vivo.
→ Detta innebär att både plasmaproteiner och vävnader är inkluderade.
→ När man tar hänsyn till enbart den fria obundna fraktionen (ICu,₅₀) in vivo så får man bättre korrelation: R² = 0,8843
→ Då föreligger det inga plasmaproteiner eller vävnad (detta då det är den fria koncentrationen som ger effekt).
13 Använd övriga data i Excelbladet för att göra en figur med bättre in vitro-in vivo korrelation. Förklara vad du gjorde och ange R²-värdet för den nya korrelationen.
13 Använd övriga data i Excelbladet för att göra en figur med bättre in vitro-in vivo korrelation. Förklara vad du gjorde och ange R²-värdet för den nya korrelationen.
För att få bättre korrelation plottar man IC50 in vitro mot IC50 in vivo obunden fraktion.
→ Detta gav ett R²-värde på ca 0,8843
→ IC₅₀ in vivo obunden fraktion får man genom att ta:
IC₅₀ in vivo x fu
→ IC50 in vivo har multiplicerats med fu för att endast den obundna koncentrationen skulle plottas mot den obundna koncentrationen in vitro (IC₅₀ in vitro).
14 Utred i vilken utsträckning blod-hjärnbarriären begränsar tillgängligheten av respektive substans till hjärnan.
Fråga Dig specifikt: hur mycket lägre är den obundna läkemedelskoncentrationen vid hjärnans H1-receptorer jämfört med H1-receptorer utanför hjärnan (Kp,uu)?
Uppskatta effluxgrad utgående från Kp,uu-värdena och klassificera den som obefintlig/måttlig/kraftig för de tre leadserierna, referencecompound och hydroxizine.
Alla tre svarsalternativen skall vara representerade bland de fem substanserna. à Gör antagandet att densiteten för hjärnan är 1, dvs A(brain) = C(brain).
14 Utred i vilken utsträckning blod-hjärnbarriären begränsar tillgängligheten av respektive substans till hjärnan.
Fråga Dig specifikt: hur mycket lägre är den obundna läkemedelskoncentrationen vid hjärnans H1-receptorer jämfört med H1-receptorer utanför hjärnan (Kp,uu)?
Uppskatta effluxgrad utgående från Kp,uu-värdena och klassificera den som obefintlig/måttlig/kraftig för de tre leadserierna, referencecompound och hydroxizine.
Alla tre svarsalternativen skall vara representerade bland de fem substanserna. à Gör antagandet att densiteten för hjärnan är 1, dvs A(brain) = C(brain).
Cu,brainISF = Abrain / Vu,brain
Cu,p = Cp x fu,p
Kp = A(brain) / Cp
Kp,uu = Cu,brainISF / Cu,p
→ Lead serie 1 och 2 har låga koncentrationer i hjärnan som låg på
0,001363636
0,025714286
Detta på grund av att det förekommer en kraftig efflux.
→ Lead 3 har högre koncentration i hjärnan detta är ett resultat av den måttliga effluxen
→ Kp anger den andel substans som kommer in i hjärnan, d.v.s. det är fördelning mellan vävnad och blod utan efflux.
→ Kp,uu anger den andel substans som genomgått efflux, där ett lågt värde (< 1) innebär efflux.
Ju lägre Kp,uu desto mer efflux som i sin tur ger lägre koncentration substans i hjärnan och därmed undviks sedering.
→ Kp,uu: koncentration obunden i hjärna dividerat koncentration obunden i plasma
15 Beräkna effluxratiot för respektive substans i MDR1-MDCK cellerna.
16 Finns det något samband (korrelation) mellan Kp,uu i råtta och effluxratio i MDR1- MDCK celler?
15 Beräkna effluxratiot för respektive substans i MDR1-MDCK cellerna.
16 Finns det något samband (korrelation) mellan Kp,uu i råtta och effluxratio i MDR1- MDCK celler?
Ja, det finns en invers korrelation mellan Kp,uu i råtta och effluxratio i MDR1-MDCK celler, d.v.s. att korrelationen är omvänt proportionell.
→ Ett lågt Kp,uu ger en hög effluxratio, dvs att koncentrationen i hjärnan minskar. Substansen kastas då ut ur hjärnan tillbaka till plasman via P-gp eller ett annat transportprotein som uttrycks i blodhjärnbarriären. Målet är att ha en efflux-ratio > 5.
17 Vilken är den sannolika förklaringen till att vissa av värdena på Kp,uu ligger långt under 1 vid jämvikt? Vilket transportprotein kan vara involverat?
17 Vilken är den sannolika förklaringen till att vissa av värdena på Kp,uu ligger långt under 1 vid jämvikt? Vilket transportprotein kan vara involverat?
Detta beror på aktiv uttransport d.v.s. efflux. Serie 1 till 2 är substrat med olika affinitet för ett transportprotein.
Transportproteinet som är inblandat kan tänkas vara P-Glycoprotein (PGP, MDR1-MDCK).
Ju högre affinitet ett substrat har till ett transportprotein, desto lägre blir Kp,uu och därmed kickas mer substans ut vilket ger ingen sedering (man har en låg koncentration av substans i fri fraktion i hjärnan).
