Institut für Pharmakologie
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Obwohl die Aufnahme von Wirkstoffen aus dem Darm ein hochvariabler Prozess mit vielen Einflussfaktoren ist, ist die orale Arzneimittelgabe die bevorzugte Applikationsroute für Medikamente. Intestinale Metabolisierungsenzyme und Transportproteine stellen Faktoren dar, die die Absorption deutlich beeinflussen können. Obwohl bereits viel über ihre Funktion, Regulation und Lage im Darm bekannt ist, fehlen Daten über die interindividuelle Expression. Ziel dieser Arbeit war, diese im Hinblick auf die demographischen Faktoren biologisches Geschlecht, Alter und das Vorliegen der Volkskrankheit Diabetes mellitus Typ 2 hin zu charakterisieren und gegebenenfalls Schlüsse auf Implikationen für die Arzneimitteltherapie zu ziehen.
Dafür wurde intraoperativ gewonnenes kryokonserviertes Jejunumgewebe verwendet und Vergleichsgruppen (Geschlecht, Alter, Typ-2-Diabetiker) anhand der zugehörigen Datenbank gebildet. Die Expression relevanter Arzneimitteltransporter und Metabolisierungsenzyme wurde auf mRNA-Ebene bestimmt, die Expression ausgewählter Arzneimitteltransporter auch auf Protein-Ebene. Der relative mRNA-Gehalt wurde mittels reverser Transkription und quantitativer PCR bestimmt. Für die Protein-Messung wurde das gesamte Gewebeprotein filterbasiert extrahiert, mittels Trypsin gespalten und anschließend die erhaltenen transporterspezifischen Peptide mittels Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie nach etablierter Methode quantifiziert (targeted proteomics). Die Ergebnisse bewegen sich in der Größenordnung anderer Arbeiten ähnlicher Methodik. mRNA und Protein korrelierten, wie in der Literatur beschrieben, kaum. Obwohl die Untersuchung bei relativ kleiner Probenzahl der Vergleichsgruppen underpowered ist, fanden sich einige signifikante Ergebnisse zwischen den Geschlechtern sowie den Typ-2-Diabetikern und der Kontrollgruppe. Hervorzuheben ist die deutlich niedrigere mRNA-Expression des Metformin-Transporters SLC29A4 bei Diabetikern. Auf Proteinebene zeigten Typ-2-Diabetiker eine ca. 20% niedrigere Expression von PEPT1 als Nicht-Diabetiker. Frauen exprimierten P-gp ca. 20% höher.
In der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchung zeigte sich kein signifikanter Einfluss des Alters und lediglich ein limitierter Einfluss der Faktoren Geschlecht und Typ-2-Diabetes auf das Expressionsprofil der untersuchten Arzneimitteltransporter und -enzyme, vor allem auf Protein-Ebene. Eine pharmakokinetische Relevanz dieser Faktoren durch Beeinflussung der Expression von Transportproteinen und Metabolisierungsenzymen für die orale Arzneimitteltherapie bleibt somit fraglich.
Individual use of self-medication and other remedies in COVID-19 outpatients in Western-Pomerania
(2024)
We analyzed data from positively tested COVID-19 outpatients to describe self-medication with OTC drugs and use of other remedies against symptoms of SARS-CoV-2 infection. We specifically considered their type and frequency, as well as associations with patient characteristics, and reasons for use. Data were collected between May 1, 2020 and February 22, 2021 with two questionnaires in an observational cohort study with PCR-confirmed SARS-CoV-2-positive adult outpatients in the district of Western Pomerania in Germany. 523 out of 710 outpatients (74%; 340 women and 183 men) reported using drugs and other remedies to relieve COVID-19-symptoms. Overall, participants reported utilization of 1282 finished dosage products or remedies, including 213 different ingredients. In the population of 710 outpatients, utilization of ibuprofen (26%), acetaminophen (21%), metamizole (14%), and acetylsalicylic acid (10%) was most commonly reported. Phytopharmaceuticals, herbal and animal products as well as vitamins and minerals were also frequently reported. Among the 523 participants who used drugs and other remedies, most commonly mentioned reasons for use were headache (40%), other kinds of pain (e.g. myalgia; 37%), fever (24%) and cough (16%). Our analysis showed that a majority of the participants tried to alleviate COVID-19-symptoms using drugs and other remedies. Especially analgesic and antipyretic agents, followed by herbal medicines, were used very frequently. Trial registration: German Register for Clinical Studies DRKS00021672, first registration on December 1st, 2020.
MRP4 (ABCC4) ist ein in menschlichen Geweben nahezu ubiquitär exprimierter Effluxtransporter mit breitem Substratspektrum. Dieses umfasst endogene Signalmoleküle wie den Sekundärbotenstoff cAMP und Lipidmediatoren (PGE2, Leukotriene, Sphingosin-1-phosphat etc.), welche neben ihrem Einfluss auf Entzündungsprozesse auch die Thrombozytenaggregation modulieren. Aus Beobachtungen einer Acetylsalicylsäure (ASS)- induzierten Steigerung der MRP4-Expression in Thrombozyten, die mit einer Plättchenhyperreagibilität einherging, entwickelte sich die Intention der vorliegenden Arbeit: Es sollte der Effekt weiterer Cyclooxygenase (COX)-Inhibitoren auf die MRP4- Expression in megakaryoblastären Zellen charakterisiert und mit Blick auf die potenzielle Nutzung des Transporters als pharmakologische Zielstruktur der Einfluss einer selektiven MRP4-Hemmung auf die Thrombozytenaggregation untersucht werden.
In Bezug auf die MRP4-Regulation konnte im ersten Teil der Arbeit mittels rt-qPCR und Western Blots in der Zellkultur (M07-Zellen) eine Induktion der MRP4-Expression auf der mRNA- und Proteinebene um den Faktor 1,2 bis 2 durch verschiedene Substanzen (ASS, Natrium-Salicylat, Ibuprofen, Diclofenac, Indometacin, Celecoxib) nachgewiesen werden. Luciferase-Reportergenassays zeigten, dass die transkriptionelle Aktivierung des MRP4- Gens daran entscheidend beteiligt ist. Der Einfluss der COX-Inhibitoren wurde mithilfe von MRP4-Promotorkonstrukten verschiedener Länge in der proximalen Region des MRP4- Promotors zwischen den Positionen -69 und -34 vor dem Transkriptionsstartpunkt lokalisiert, sodass primär die Transkriptionsfaktoren c-Ets-1, Elk-1 und Sp1 als Vermittler des Induktionseffekts infrage kommen. In zusätzlichen Versuchen stellte sich die MRP4- Regulation als komplexes, substanz-, dosis- und kontextabhängiges Geschehen dar, das durch verschiedene Prostaglandine und deren Analoga (PGE2, PGE1/ Alprostadil, PGI2/ Ilomedin), H2O2 als oxidativen Stressor sowie die Antioxidanzien 𝛼-Tocopherolsuccinat und Natriumascorbat moduliert wird.
MRP4 ist in Thrombozyten und Vorläuferzellen der megakaryozytären Linie hoch exprimiert. Eine Schwäche vorausgegangener Arbeiten zur Bedeutung des Transporters für die Thrombozytenaggregation lag in der Verwendung nicht-selektiver MRP4-Inhibitoren wie MK571, welches mehrere Transporter beeinflusst, oder Dipyridamol, das u.a. auch Phosphodiesterasen hemmt. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Substanz Ceefourin-1 eingesetzt, der In-vitro-Transportversuche eine hohe Selektivität für MRP4 attestiert hatten. Zum Ausschluss MRP4-unabhängiger Effekte in Thrombozyten wurden lichttransmissionsaggregometrische Versuche mit plättchenreichem Plasma (PRP) von Wildtyp- und Mrp4-defizienten Mäusen durchgeführt, die keine signifikanten Zusatzeffekte der Substanz bei Abwesenheit von Mrp4 zeigten. Im PRP gesunder Blutspender reduzierte Ceefourin-1 die Aggregation um bis zu 35 %, wobei insbesondere die Kollagen- und ADP-induzierten Aktivierungswege gehemmt wurden. Auch in Mrp4-Knockout-Tieren war die Kollagen-induzierte Aggregation gegenüber dem Wildtyp auf etwa 70 % reduziert. Der schwächere Effekt auf die durch PAR1-aktivierendes Peptid, Arachidonsäure und den Thromboxanrezeptor-Agonisten U46619 ausgelöste Aggregation erreichte mit einer 10 - 15 %-igen Reduktion zum Teil nicht das statistische Signifikanzniveau. Bei intensiver Plättchenstimulation zeigte Ceefourin-1 eine Tendenz zur Verstärkung der ASS-induzierten Aggregationshemmung. Der MRP4-Inhibitor reduzierte außerdem die durchflusszytometrisch bestimmte Expression von P-Selectin an der Thrombozytenoberfläche als Marker der Plättchenaktivierung um bis zu 40 %.
In Summe zeigt die vorliegende Arbeit auf, dass die pharmakologische Hemmung von MRP4 ex vivo eine milde Thrombozytenaggregationshemmung erlaubt. Sie erscheint folglich als vielversprechende Option für die klinische Anwendung in Monotherapie oder ergänzend zu etablierten antiaggregatorischen Wirkprinzipien, auch mit Blick auf eine mögliche Plättchenhyperreagibilität und Thrombozyten-induzierte Inflammation. Dass COX-Inhibitoren durch die MRP4-Expressionssteigerung in Thrombozyten-Progenitoren die Ausbildung eines hyperreagiblen Plättchenphänotyps begünstigen können, ist im Zusammenhang mit der Erhöhung des kardiovaskulären Risikos durch die Substanzen und dem Phänomen der ASS-Resistenz von Interesse.
Background:
Obesity is common in many industrialized nations and often accompanied by related health issues. Furthermore, individuals living with overweight or obesity are often confronted with stigmatization in their daily lives. These problems may be aggravated if the objectivity of health care professionals is compromised due to (unconscious) prejudices. If pharmaceutical companies, regulatory agencies, and health insurers are also susceptible to these biases, decisions related to the development, approval, and reimbursement of obesity-related therapies may be negatively impacted.
Materials and Methods:
The ‘Implicit Association Test’ (IAT) is a psychometric test allowing to measure these attitudes and could therefore assist to reveal unconscious preferences. A self-developed mobile version, in the form of a ResearchKit-based IAT app was employed in the presented study. The objective was to determine (potential) weight bias and its characteristics for professionals attending a national obesity-related conference in Germany (G1), compared to a control group (without stated interest in the topic, G2) – both using the mobile app – and a historical control (G3) based on data provided by Project Implicit acquired by a web app.
Results:
Explicit evaluations of G1 were neutral at a higher percentage compared with G2 and G3, while implicit preference toward lean individuals did not differ significantly between G2 and G3, and G1.
Conclusion:
The greater discrepancy between the (more neutral) explicit attitude and the unconscious preference pointing in the anti-obesity direction could indicate an underestimated bias for the professional participants in G1. Implicit preference is often ingrained from childhood on, and difficult to overcome. Thus, even for professionals, it may unconsciously influence decisions made in the care they provide. Professionals in any given health care sector directed at obesity care should thus be made aware of this inconsistency to enable them to consciously counteract this potential effect.
Multidrug resistance protein 4 (MRP4/ABCC4) ist ein in Thrombozyten exprimierter Vertreter der ATP binding cassette (ABC)-Transporter, zu dessen physiologischen Funktionen der aktive Transport von cyclischen Nukleotiden, wie cAMP und cGMP, sowie von Eicosanoiden, wie Thromboxan A2, gehört. Obwohl bereits in MRP4-defizienten Mäusen eine reduzierte Thrombozytenaggregation experimentell nachgewiesen werden konnte, scheiterte die Aussagekraft bisheriger Arbeiten zur pharmakologischen MRP4-Inhibition an der Spezifität der eingesetzten Inhibitoren.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte mittels Transportmessungen in Membranvesikeln für den neuartigen MRP4-spezifischen Hemmstoff „Ceefourin-1“ gezeigt werden, dass der Transport sowohl von cyclischen Nukleotiden als auch des während der Thrombozytenaktivierung freigesetzten parakrinen Mediators Thromboxan A2 wirkungsvoll inhibiert wird. Daneben konnte auch der Transport des immunmodulatorischen Sphingosin-1-phosphats gehemmt werden, jedoch erst bei höheren Inhibitorkonzentrationen. Humane mit Ceefourin-1 behandelte Thrombozyten zeichneten sich in der Durchflusszytometrie durch eine reduzierte Integrin αIIbβ3-Aktivierung nach Stimulation mit niedrigen Konzentrationen von ADP und Kollagen aus. Eine Schlüsselrolle für die Vermittlung dieses Effektes konnte dabei für die cyclischen Nukleotide gezeigt werden, deren cytoplasmatische Konzentrationen durch eine Hemmung der MRP4-abhängigen Sequestrierung bzw. des Exportes gesteigert wurden. Neben direkten Effekten der cyclischen Nukleotid-abhängigen Kinasen auf die zur Integrin αIIbβ3-Aktivierung-führenden Signalkaskaden lag ein Einfluss auf die thrombozytäre Calcium-Homöostase nahe: Nach vorheriger MRP4-Inhibition gelang der Nachweis eines reduzierten Calciumeinstroms während der Thrombozyten-Aktivierung, sowohl aus intra- als auch extrazellulären Quellen, was wesentlich zur beobachteten Reduktion der Integrin-Aktivierung beitragen könnte. Interessanterweise ergaben sich neben einer erwartbaren Reduktion der Thromboxan-Freisetzung unter MRP4-Inhibition auch Hinweise auf eine verminderte Produktion des Signallipids, was ursächlich auch im veränderten thrombozytären Calciumeinstrom zu verorten ist. Unter simulierten arteriellen Scherraten wurde schließlich in einem Flusskammer-Modell nachgewiesen, dass eine temporäre MRP4-Inhibition zu einer signifikanten Reduktion der Thrombozytenadhäsion und Thrombengröße führt.
Zusammenfassend stellt die therapeutische MRP4-Inhibition mit Ceefourin-1 einen vielversprechenden innovativen Ansatz zur additiven Thrombozytenaggregationshemmung, beispielsweise bei einer Thrombozyten-Hyperreaktivität, die häufig mit einer MRP4-Aufregulation einhergeht, dar.
Das Glioblastom ist ein hochmaligner und aggressiver Hirntumor, der von der WHO als Grad IV eingestuft wird. Die Betroffenen haben eine mittlere Überlebenszeit von 12 bis 15 Monaten, was auf dem invasiven Wachstum und der Chemo- und Radioresistenz des Tumors beruht. Dadurch existiert keine kurative Behandlung und es kommt in nahezu allen Fällen zu Rezidiven. Zunehmend wird deutlich, dass das Glioblastom einen stark veränderten Energiestoffwechsel aufweist, wobei das sogenannte lipidomic remodelling (Koundouros und Poulogiannis, 2020), welches für maßgebliche Alterationen im Fettsäuremetabolismus sorgt, besonders interessant erscheint. Die Fettsäureoxidation sowie damit assoziierte Prozesse und Proteine sind als eine bedeutende Energiequelle in den Fokus der Forschung getreten. So auch der hoch-affine Carnitintransporter OCTN2 (SLC22A5), welcher essentiell für den Carnitinhaushalt und damit die β-Oxidation der Zelle ist. In der vorgelegten Arbeit wurde daher das komplexe OCTN2/L-Carnitin System in seiner Funktion als potenzielle pharmakologische Zielstruktur zur therapeutischen Intervention beim Glioblastom tiefergehend untersucht und vorhandenes Wissen weiter ausgebaut. Hierzu diente eine Vielzahl experimenteller Bedingungen und Methoden, um Teilcharakteristiken des Glioblastoms darzustellen und die Bedeutung des OCTN2/L-Carnitin System zu überprüfen.
Da in vorausgegangenen Studien eine erhöhte Expression von OCTN2 mit einem signifikant schlechteren Überleben von Patienten mit Glioblastom nachgewiesen werden konnte, wurden als weitere potentiell interessante Zielstrukturen der niedrig-affine Carnitintransporter OCTN1 (SLC22A4) sowie Komponenten der β-Oxidation (CPT1C, CRAT) in die Patientenanalysen eingeschlossen. Zwar konnte für OCTN1 eine signifikant erhöhte mRNA-Expression in den humanen Glioblastomproben festgestellt werden, diese war jedoch nicht mit dem Überleben der Patienten assoziiert. Auch CPT1C und CRAT zeigten sich nicht als relevante Zielstrukturen beim Glioblastom.
In den durchgeführten Zellkulturexperimenten mit humanen LN-18 und murinen GL261 Glioblastomzellen zeigten sich partiell signifikante Effekte auf die wachstumsfördernden Kinasen AKT1 und ERK1/2, deren Phosphorylierungsgrad durch L-Carnitin moduliert wurde und die damit möglicherweise an carnitinvermittelten Wirkungen beteiligt sein könnten. Auf die Zellviabilität und Zellvitalität ließen sich hemmende Wirkungen des OCTN2-Inhibitors Meldonium sowie des CPT1-Hemmstoffes Etomoxir nachweisen, welche teilweise durch die zusätzliche Gabe von L-Carnitin revertiert wurden. Hinsichtlich der durch Zytostatika (Doxorubicin, Carmustin, Vincristin und Temozolomid) induzierten Apoptose konnte L-Carnitin nur die durch Carmustin in niedriger Dosierung ausgelöste Caspase-3 Aktivierung verhindern. Ein durch L-Carnitin ausgelöster Effekt auf die Migration der Glioblastomzellen konnte nicht nachgewiesen werden, jedoch wurde die migratorische Aktivität durch die Zytostatika Temozolomid und Carmustin, sowie interessanterweise auch durch den CPT1-Inhibitor Etomoxir, beeinträchtigt.
Um die Möglichkeit einer zielgerichteten Therapie gegen das OCTN2/L-Carnitin System präklinisch zu evaluieren, wurden tierexperimentelle Studien durchgeführt. Unter Verwendung eines orthotopen Glioblastommodelles der Maus konnte gezeigt werden, dass Etomoxir und Meldonium einen hemmenden Einfluss auf das in vivo Tumorwachstum besitzen, wobei dieser Effekt nur für den OCTN2-Inhibitor Meldonium signifikant ausfiel. In den OCTN2-defizienten jvs(-/-)-Mäusen konnte keine ausreichende Anzahl von Versuchstieren erreicht werden, um zuverlässige und finale Aussagen zu tätigen. In den heterozygoten jvs(+/-)-Mäusen, die zwar phänotypisch unauffällig sind, aber durch die geringere OCTN2 Ausstattung verminderte Carnitin-Gewebespiegel aufweisen, zeigte sich eine leichte, nicht signifikante Reduktion des intrazerebralen Tumorwachstums im Vergleich zu den C57BL/6-Wildtyp Mäusen.
Zusammenfassend wurde in der vorliegenden Arbeit das OCTN2/L-Carnitin System und seine Bedeutung für das Glioblastom umfassend dargelegt und experimentell überprüft. Als Endresultat dieser Studie können Etomoxir und Meldonium als Substanzen zur zielgerichteten Beeinflussung des Glioblastomwachstums angesehen werden und sollten in weiteren Versuchsreihen detailliert auf ihre Eignung für die Entwicklung neuer Therapieformen überprüft werden.
Osteoporosis, a complex chronic disease with increasing prevalence, is characterised by reduced bone mineral density (BMD) and increased fracture risk. The high heritability of BMD suggests substantial impact of the individual genetic disposition on bone phenotypes and the development of osteoporosis. In the past years, genome-wide association studies (GWAS) identified hundreds of genetic variants associated with BMD or osteoporosis. Here, we analysed 1103 single nucleotide polymorphisms (SNPs), previously identified as associated with estimated BMD (eBMD) in the UK Biobank. We assessed whether these SNPs are related to heel stiffness index obtained by quantitative ultrasound in 5665 adult participants of the Study of Health in Pomerania (SHIP). We confirmed 45 significant associations after correction for multiple testing. Next, we analysed six selected SNPs in 631 patients evaluated for osteoporosis [rs2707518 (CPED1/WNT16), rs3779381 (WNT16), rs115242848 (LOC101927709/EN1), rs10239787 (JAZF1), rs603424 (PKD2L1) and rs6968704 (JAZF1)]. Differences in minor allele frequencies (MAF) of rs2707518 and rs3779381 between SHIP participants (higher MAF) and patients evaluated for osteoporosis (lower MAF) indicated a protective effect of the minor allele on bone integrity. In contrast, differences in MAF of rs603424 indicated a harmful effect. Co-localisation analyses indicated that the rs603424 effect may be mediated via stearoyl-CoA desaturase (SCD) expression, an enzyme highly expressed in adipose tissue with a crucial role in lipogenesis. Taken together, our results support the role of the WNT16 pathway in the regulation of bone properties and indicate a novel causal role of SCD expression in adipose tissue on bone integrity.
Die orale Einnahme stellt für Patienten die einfachste und unkomplizierteste Möglichkeit dar, ein Arzneimittel zu applizieren und ist das angestrebte Ziel der Arzneimittelentwicklung. Dem entgegen stehen jedoch die evolutionär entstandenen Möglichkeiten des Körpers, aufgenommene Fremdstoffe zu inaktivieren und zu eliminieren. Ein Zusammenspiel aus anatomischen Gegebenheiten und den Enzymen des Fremdstoffmetabolismus sorgt dafür, dass ein Teil der oral applizierten Dosis bereits verstoffwechselt wird, bevor er über das arterielle System an den Wirkort gelangen kann (first-pass-Effekt). Als Ort dieses Metabolismus wurde, neben der Leber, auch der Darm identifiziert. Um das Ausmaß des first- pass-Effektes abschätzen zu können, werden Daten über den Gehalt der arzneistoffmetabolisierenden Enzyme in diesen Organen benötigt. Als Methode der Wahl bietet sich dazu die LC-MS/MS an, da mit ihr verschiedene Enzyme in einem analytischen Lauf bestimmt werden können und sie sich durch eine hohe Empfindlichkeit, Reproduzierbarkeit und Spezifität auszeichnet.
Mit der vorliegenden Arbeit wurde das analytische Spektrum der bisher publizierten Methoden zur Bestimmung von CYP- und UGT-Enzymen erweitert. Mit der neuen Methode können nun zwei Carboxylesterasen, 17 CYP-Enzyme und fünf UGT-Enzyme quantifiziert werden. Weiterhin wurde die Methode anhand von Richtlinien für bioanalytische Methoden umfassend validiert. Durch die Verwendung von rekombinant hergestellten arzneistoffmetabolisierenden Enzymen konnte der gesamte analytische Prozess, von der Probe bis zum Endergebnis, erstmalig umfassend charakterisiert werden. Dabei zeigte sich eine, für einen derart komplexen Prozess bemerkenswerte Präzision von maximal 15,5% Variation nach sechsmaliger Durchführung.
Die entwickelte Methode wurde dann auf gepaarte Proben aus Leber und Jejunum von elf gesunden Organspendern angewendet. Im Jejunum wurden CES1, CES2, CYP2C9, CYP2C18, CYP2C19, CYP2D6, CYP2J2, CYPA4, CYP3A5, CYP4F2, CYP4F12, UGT1A1, UGT1A3, UGT2B7 und UGT2B17 gefunden. In der Leber konnten alle untersuchten Enzyme (CES1, CES2, CYP1A1, CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C18, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP2J2, CYP3A4, CYP3A5, CYP3A7, CYP4F2, CYPF12, UGT1A1, UGT1A3, UGT2B7, UGT2B15 und UGT2B17), bis auf CYP4A11 nachgewiesen werden. Für einige Enzyme (CES2, CYP2C18, CYP2C19, CYP2J2, CYP3A4, CYP4F2, CYP4F12) wurden im Jejunum Enzymgehalte gemessen, die mit denen in der Leber vergleichbar sind, was noch einmal unterstreicht, dass der Darm auch als klinisch relevanter Ort des Arzneistoffmetabolismus betrachtet werden muss. Auffällig war hier zudem die deutlich höhere Variabilität in den Darmproben, verglichen mit den Leberproben, die ihre Ursache in Umwelteinflüssen oder dem Mikrobiom des Darms haben könnten. Außerdem wurde die Expression der zugehörigen Gene mittels quantitativer real-time PCR untersucht. Hier bestand nur in einigen Fällen eine signifikante Korrelation zwischen Genexpression und Proteingehalt, was für zwischengeschaltete regulatorische Mechanismen spricht.
Weiterhin wurden mit dieser Methode Leberproben einer Kohorte von Patienten mit Krankheitsbildern, die mit einer Einschränkung der Leberfunktion einhergehen, untersucht. Dazu wurden die Patienten nach der verbleibenden Leberfunktion (Child-Pugh-Score) und nach der zugrundeliegenden Erkrankung eingeteilt. Es zeigt sich eine generelle Abnahme des Gehaltes an arzneistoffmetabolisierenden Enzymen mit fortschreitender Verschlechterung der Leberfunktion, wobei sich CYP2E1 als besonders anfällig erwiesen hat und bereits in Child- Pugh-Klasse A signifikant erniedrigt war. Bei den verschiedenen Erkrankungen zeigt sich ein uneinheitliches Bild, die prozentuale Verteilung der Enzyme ist jedoch bei allen Erkrankungen gegenüber den gesunden Kontrollproben verändert.
Über die Regulation der Expression von arzneistoffmetabolisierenden Enzymen ist bisher noch wenig bekannt. Es gibt aber Hinweise aus der Literatur, dass bestimmte nukleäre Rezeptoren an der Regulation der Enzyme beteiligt sein können. Deshalb wurde eine LC-MS/MS-basierte targeted-proteomics-Methode zur Quantifizierung von nukleären Rezeptoren in Darm- und Lebergewebe entwickelt und validiert. Im Gewebe konnten nur AhR und HNF4α nachgewiesen werden, da die Empfindlichkeit des verwendeten experimentellen Ansatzes vermutlich nicht ausreichend ist. Dabei war HNF4α in Darmgewebe deutlich höher exprimiert als AhR. Außerdem wurde die Expression der nukleären Rezeptoren auf Genebene durch quantitative real-time PCR untersucht. Dabei wurde eine höhere Expression von CAR in der Leber gefunden, während PXR in Darm stärker exprimiert wird. Dies entspricht den Erkenntnissen aus der Literatur, nach denen CAR einen regulatorischen Effekt auf arzneistoffmetabolisierende Enzyme in der Leber hat, während dies für PXR in Darm zutrifft. Diese Arbeit kann einen Beitrag zum weitergehenden Verständnis der Regulation von arzneistoffmetabolisierenden Enzymen durch nukleäre Rezeptoren beitragen.
Bei allen diesen Arbeiten gilt es zu beachten, dass das Vorhandensein eines Proteins nicht zwangsläufig mit seiner Aktivität gleichzusetzen ist. Jedoch zeigen zahlreiche Beispiele aus der Literatur, dass sich mit den Daten aus Proteomics-Studien PBPK-Modelle aufstellen lassen, die die in klinischen Studien erhobenen Daten mit beeindruckender Genauigkeit reproduzieren können.
Course of disease and risk factors for hospitalization in outpatients with a SARS-CoV-2 infection
(2022)
We analyzed symptoms and comorbidities as predictors of hospitalization in 710 outpatients in North-East Germany with PCR-confirmed SARS-CoV-2 infection. During the first 3 days of infection, commonly reported symptoms were fatigue (71.8%), arthralgia/myalgia (56.8%), headache (55.1%), and dry cough (51.8%). Loss of smell (anosmia), loss of taste (ageusia), dyspnea, and productive cough were reported with an onset of 4 days. Anosmia or ageusia were reported by only 18% of the participants at day one, but up to 49% between days 7 and 9. Not all participants who reported ageusia also reported anosmia. Individuals suffering from ageusia without anosmia were at highest risk of hospitalization (OR 6.8, 95% CI 2.5–18.1). They also experienced more commonly dyspnea and nausea (OR of 3.0, 2.9, respectively) suggesting pathophysiological connections between these symptoms. Other symptoms significantly associated with increased risk of hospitalization were dyspnea, vomiting, and fever. Among basic parameters and comorbidities, age > 60 years, COPD, prior stroke, diabetes, kidney and cardiac diseases were also associated with increased risk of hospitalization. In conclusion, due to the delayed onset, ageusia and anosmia may be of limited use in differential diagnosis of SARS-CoV-2. However, differentiation between ageusia and anosmia may be useful for evaluating risk for hospitalization.
Organic cation transporter 1 (OCT1) is a membrane transporter that affects hepatic uptake of cationic and weakly basic drugs. OCT1 transports structurally highly diverse substrates. The mechanisms conferring this polyspecificity are unknown. Here, we analyzed differences in transport kinetics between human and mouse OCT1 orthologs to identify amino acids that contribute to the polyspecificity of OCT1. Following stable transfection of HEK293 cells, we observed more than twofold differences in the transport kinetics of 22 out of 28 tested substrates. We found that the β2-adrenergic drug fenoterol was transported with eightfold higher affinity but at ninefold lower capacity by human OCT1. In contrast, the anticholinergic drug trospium was transported with 11-fold higher affinity but at ninefold lower capacity by mouse Oct1. Using human–mouse chimeric constructs and site-directed mutagenesis, we identified nonconserved amino acids Cys36 and Phe32 as responsible for the species-specific differences in fenoterol and trospium uptake. Substitution of Cys36 (human) to Tyr36 (mouse) caused a reversal of the affinity and capacity of fenoterol but not trospium uptake. Substitution of Phe32 to Leu32 caused reversal of trospium but not fenoterol uptake kinetics. Comparison of the uptake of structurally similar β2-adrenergics and molecular docking analyses indicated the second phenol ring, 3.3 to 4.8 Å from the protonated amino group, as essential for the affinity for fenoterol conferred by Cys36. This is the first study to report single amino acids as determinants of OCT1 polyspecificity. Our findings suggest that structure–function data of OCT1 is not directly transferrable between substrates or species.