@phdthesis{Brueck2019,
  author    = {Susanne Brigitte Br{\"u}ck},
  title     = {Regulation, Expression und Funktion intestinaler Arzneimitteltransporter im Menschen},
  journal    = {Regulation, expression and function of intestinal drug transporters in humans},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-27718},
  pages     = {100},
  year      = {2019},
  abstract  = {Die Wirksamkeit und Sicherheit einer Arzneitherapie wird durch zahlreiche pharmakokinetische Prozesse beeinflusst. Neben den durch CYP-450-Enzym vermittelten Biotransformationsvorg{\"a}ngen sind zunehmend Transportprozesse durch Arzneimitteltransporter aus der ABC- sowie SLC-Familie in den Fokus getreten, welche unter anderem in den Membranen der Enterozyten, aber auch in weiteren Organen exprimiert sind. Die Expression und Funktion der Arzneimitteltransporter kann beispielsweise durch Arzneistoffe beeinflusst werden und somit in Arzneimittelwechselwirkungen resultieren. Dass diese Regulationsmechanismen eine hohe Komplexit{\"a}t aufweisen, ist aus einer Vielzahl von klinischen Interaktionsstudien ersichtlich. In diesen f{\"u}hrte die Applikation von bekannten Induktoren des Arzneistoffmetabolismus und -transports zu organspezifischen Ver{\"a}nderungen in der Pharmakokinetik der gleichzeitig verabreichten Arzneistoffe. Ziel dieser Arbeit war es, zu einem besseren Verst{\"a}ndnis der Expression und Regulation intestinaler Arzneimitteltransporter beizutragen, um somit Auswirkungen auf die Pharmakokinetik besser vorhersagen zu k{\"o}nnen. Dies beinhaltete zum einen die Mitarbeit an der Entwicklung und Validierung einer LC-MS/MS-basierten Methode zur Proteinquantifizierung, mit welcher auch in limitierten Gewebemengen die am st{\"a}rksten exprimierten Membrantransporter ABCB1 (P-gp), ABCC2 (MRP2), ABCG2 (BCRP) und SLC15A1 (PEPT1) quantifiziert werden konnten. Parallel dazu wurden die Prozesse zur mRNA-Isolierung und -Quantifizierung optimiert. In der pr{\"a}klinischen Forschung wird weitverbreitet das Caco-2-Zellmodell zur Pr{\"a}diktion der intestinalen Absorption genutzt. Im Rahmen dieser Arbeit sollte das Caco-2-Zellmodell dahingehend untersucht werden, ob es ein geeignetes Modell zur Pr{\"a}diktion der intestinalen Absorption darstellt, auch in Bezug auf Induktionsvorg{\"a}nge. In bereits publizierten Arbeiten wurde h{\"a}ufig eine gute Korrelation des Transporterexpressionsmusters auf mRNA-Ebene zwischen Caco-2 und Jejunum gezeigt. Die vorliegenden vergleichenden Ergebnisse zur mRNA- und Proteinexpression von Arzneimitteltransportern zeigten, dass sowohl im Zellmodell als auch im jejunalen Gewebe in Teilen deutliche Diskrepanzen zwischen mRNA und Transporterexpression bestehen. Auf der f{\"u}r die Funktion der Arzneimitteltransporter relevanten Proteinebene zeigten sich f{\"u}r ABCB1, ABCC2 und ABCG2 relativ gute {\"U}bereinstimmungen, w{\"a}hrend die Proteinexpression anderer Transporter, insbesondere OATP2B1, im Zellmodell deutlich abwich. Dies verdeutlicht, dass insgesamt Vorsicht geboten ist in der Pr{\"a}diktion der intestinalen Absorption mittels Caco-2-Zellmodell, da zudem bereits auf mRNA-Ebene gezeigt worden ist, dass die Expression der Transporter sowohl von dem Zellklon als auch von den Kulturbedingungen anh{\"a}ngig ist. Dar{\"u}ber hinaus wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass die Expression der Transporter in dem Zellmodell sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene zeitlich variabel ist. Somit empfiehlt sich ein noch vorsichtiger Umgang mit Daten zur intestinalen Absorption, welche auf Basis eines Caco-2-Modells mit verk{\"u}rzter Kultivierungszeit erhoben worden sind. Induktionsprozesse konnten weder auf Ebene der mRNA-Expression oder des Proteingehaltes noch auf Ebene der Funktion in dem Caco-2-Zellmodell durch Inkubation mit prototypischen Induktoren des Arzneistoffwechsels (Carbamazepin, Efavirenz, Johanniskrautextrakt, Rifampicin) simuliert werden. Weiterhin wurde die Induktion von intestinalen Arzneimitteltransportern in vivo untersucht. Chronische Gabe von Rifampicin f{\"u}hrte zu einem Anstieg von ABCB1 und ABCC2 auf mRNA Ebene, welches nur im Fall von ABCB1 (P-gp) auf Proteinebene umgesetzt wurde. Die chronische Applikation von Carbamazepin resultierte ausschlie{\"s}lich in einer Induktion auf mRNA Ebene. Im Vergleich zu Rifampicin war diese jedoch auch geringer ausgepr{\"a}gt. Der PXR-Ligand Rifampicin kann aufgrund einer hohen intestinalen PXR-Expression eine st{\"a}rkere Induktion hervorrufen als Carbamazepin, welches pr{\"a}ferentiell den nukle{\"a}ren Rezeptor CAR aktiviert. Beg{\"u}nstigt wird dies dar{\"u}ber hinaus dadurch, dass Rifampicin, nicht aber Carbamazepin, einem enterohepatischen Kreislauf unterliegt und Rifampicin somit {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Zeitraum im Intestinum in einer Konzentration vorliegt, welche notwendig ist, um eine Aktivierung der nukle{\"a}ren Rezeptoren zu erreichen. Regulationsvorg{\"a}nge durch miRNAs k{\"o}nnen daf{\"u}r verantwortlich sein, dass eine erh{\"o}hte Expression der mRNA nicht parallel mit einem Anstieg des Proteingehaltes einhergeht. Durch Korrelationsanalysen, in silico-Pr{\"a}diktion sowie Untersuchungen mittels Reportergen-Assays konnten in der vorliegenden in vivo-Studie drei Interaktionen zwischen miRNAs und mRNAs (ABCB1 - miR-485-3p; ABCC2 - miR-26a-5p; ABCG2 - miR-577) identifiziert werden, welche potentiell den Translationsprozess verhindert bzw. abgeschw{\"a}cht haben. Korrelationsanalysen mit bereits zuvor erhobenen Daten zur Pharmakokinetik der applizierten probe drugs deuten darauf hin, dass die systemische Verf{\"u}gbarkeit von Ezetimib und dessen Glukuronid durch intestinales ABCB1 (P-gp), nicht jedoch wie zuvor angenommen durch intestinales ABCC2 (MRP2) beeinflusst wird. Insgesamt konnten nach chronischer Gabe von Rifampicin Korrelationen entlang der Signalkaskade ausgehend von der mRNA-Expression von PXR, {\"u}ber die mRNA Expression von ABCB1, unter Ber{\"u}cksichtigung der Expression der miRNA 485-3p bis hin zum Gehalt und der Funktion von ABCB1 (P-gp) gezeigt werden. Ver{\"a}nderungen des Plasmaspiegels von Talinolol nach chronischer Gabe von Carbamazepin sind hingegen nicht auf Induktionsvorg{\"a}nge intestinaler Transportprozesse zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Die Ursachen daf{\"u}r sind u.a. in der Erh{\"o}hung der renalen Clearance zu suchen. Zusammengefasst konnte gezeigt werden, dass nukle{\"a}re Rezeptoren, miRNAs und die pharmakokinetischen Eigenschaften der Induktoren selbst ma{\"s}geblich an der differenziellen Regulation von Transportprozessen beteiligt sind.},
  language  = {de}
}