Odwrócony stosunek enancjomerów metoprololu w terapii przewlekłej

Czy długotrwała terapia metoprololem zmienia profil enancjomerów w osoczu?

Metoprolol, β-bloker stosowany w chorobach układu sercowo-naczyniowego, podawany jest jako mieszanina racemiczna enancjomerów (S)- i (R)-. Te stereoizomery wykazują istotne różnice farmakodynamiczne – enancjomer (S)- jest silniejszy w blokowaniu receptorów β-adrenergicznych – oraz farmakokinetyczne, gdyż (R)-metoprolol jest szybciej metabolizowany przez enzym CYP2D6. W konsekwencji w osoczu obserwuje się wyższe stężenia enancjomeru (S)-, a stosunek S/R zazwyczaj przekracza 1.

Większość dotychczasowych badań dotyczących enancjoselektywności metoprololu koncentrowała się na podaniu jednorazowym lub krótkoterminowym u zdrowych ochotników. Takie warunki nie odzwierciedlają rzeczywistej praktyki klinicznej, w której pacjenci przyjmują lek przewlekle, często w kontekście wielochorobowości i wielolekowej terapii. Niewiele wiadomo o tym, jak długotrwała terapia i współistniejące leki wpływają na dystrybucję enancjomerów metoprololu w osoczu i moczu.

Badanie przeprowadzone w Tabriz University of Medical Sciences miało na celu wypełnienie tej luki poprzez analizę profili enancjomerów metoprololu w osoczu pacjentów z nadciśnieniem tętniczym poddawanych terapii przewlekłej (≥ 3 miesiące). Wykorzystano elektroforezę kapilarną z chiralnym selektorem (CM-β-CD) do rozdziału i oznaczenia stężeń (S)- i (R)-metoprololu. Próbki pobierano w warunkach rzeczywistej praktyki klinicznej, w różnym czasie po podaniu ostatniej dawki (4–20 godzin).

Jak przeprowadzono analizę enancjomerów metoprololu?

Do badania włączono 38 pacjentów z nadciśnieniem tętniczym (29 kobiet, 9 mężczyzn), w wieku średnio 59 lat, którzy przyjmowali racemiczny metoprolol w stabilnej dawce przez co najmniej trzy miesiące przed pobraniem próbek. Średnia dzienna dawka wynosiła 82,7 ± 29,9 mg (zakres: 47,5–190 mg). Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę, a protokół badania uzyskał zgodę Komisji Bioetycznej Tabriz University of Medical Sciences.

Próbki osocza pobierano w różnym czasie po ostatniej dawce leku (4–20 godzin), co odzwierciedla realia praktyki klinicznej. Enancjomery metoprololu ekstrahowano z osocza metodą ekstrakcji cieczowo-cieczowej z użyciem octanu etylu przy pH zasadowym (dostosowanym 1 M NaOH). Odzysk wynosił 78%. Próbki analizowano za pomocą elektroforezy kapilarnej z detekcją UV przy 225 nm, stosując chiralny selektor CM-β-CD w stężeniu 0,8% (w/v) w buforze fosforanowym (pH 2,5) z dodatkiem 20% metanolu.

Metoda została zwalidowana zgodnie z wytycznymi FDA. Granica oznaczalności (LOQ) dla obu enancjomerów wyniosła 0,01 µg/mL, a zakres liniowości obejmował stężenia 0,01–0,20 µg/mL. Precyzja wewnątrz- i międzydzienna nie przekraczała 14,9%, a błąd względny – 12,3%. Nie stwierdzono interferencji ze strony endogennych składników osocza ani sześciu powszechnie stosowanych leków kardiologicznych (diltiazem, atenolol, propranolol, werapamil, karwedilol, esmolol).

Jakie nieoczekiwane zjawiska ujawniła analiza enancjomerów?

Spośród 38 pacjentów objętych badaniem, u 18 (47%) uzyskano stężenia enancjomerów metoprololu powyżej granicy oznaczalności. Całkowite stężenia leku w osoczu wahały się od 15,5 do 188,9 µg/L, co odzwierciedla znaczną zmienność międzyosobniczą w ekspozycji na lek. Stosunek enancjomerów S/R wykazywał istotne zróżnicowanie: u większości pacjentów (12/18, 67%) był on zgodny z oczekiwaniami i wynosił średnio 1,18 ± 0,13, natomiast u 6 pacjentów (33%, czyli około 30% badanej grupy) stosunek ten był odwrócony i wynosił 0,86 ± 0,06.

Odwrócony stosunek S/R (poniżej 1) oznacza, że w osoczu tych pacjentów dominował enancjomer (R)-, co jest sprzeczne z dotychczasową wiedzą o stereoselektywnym metabolizmie metoprololu przez CYP2D6. Enzym ten preferuje metabolizm enancjomeru (R)-, co powinno prowadzić do jego niższych stężeń w osoczu i stosunku S/R przekraczającego 1. Obserwacja odwróconego stosunku sugeruje, że w warunkach terapii przewlekłej inne mechanizmy – prawdopodobnie związane z eliminacją nerkową i interakcjami lekowymi – mogą przeważać nad metabolizmem wątrobowym.

Analiza danych z moczu (publikowanych wcześniej przez autorów) wykazała, że u pacjentów z osoczowym stosunkiem S/R poniżej 1, stosunek ten w moczu był zazwyczaj powyżej 1 (np. pacjenci 10, 11, 16). To sugeruje, że wydalanie nerkowe odgrywa dominującą rolę w tych przypadkach, szczególnie gdy metabolizm enancjomerów jest ograniczony. Prawdopodobnie u tych pacjentów dochodzi do enancjoselektywnego wydalania nerkowego, w którym – wbrew wcześniejszym obserwacjom – preferowany jest enancjomer (S)- zamiast (R)-.

Czy metformina wpływa na profil enancjomerów metoprololu?

Autorzy zwrócili uwagę, że wśród pacjentów z odwróconym stosunkiem S/R powszechnie stosowanymi lekami były atorwastatyna i metformina. Atorwastatyna, metabolizowana głównie przez CYP3A4 i w minimalnym stopniu wydalana przez nerki, raczej nie interferuje z farmakokinetyką metoprololu. Natomiast metformina, która nie ulega metabolizmowi i jest wydalana głównie przez nerki, stanowi potencjalnego kandydata do interakcji.

Metformina jest substratem dla nerkowego transportera kationów organicznych hOCT2 (human organic cation transporter 2), który znajduje się w błonie podstawno-bocznej kanalików proksymalnych nerek i pośredniczy w aktywnym wychwytywaniu cząsteczek dodatnio naładowanych. Badania wykazały, że metoprolol i metformina konkurują o wydalanie przez te transportery, przy czym metoprolol hamuje wychwyt metforminy. Choć udokumentowano wpływ metoprololu na wydalanie metforminy, odwrotny efekt – hamowanie wydalania metoprololu przez metforminę – nie był dotąd badany.

Metoprolol, będący kationem w pH fizjologicznym, jest substratem dla hOCT2. Sugeruje to, że obecność metforminy może wpływać na jego wydalanie nerkowe. Na podstawie dostępnych danych można przypuszczać, że w obecności metforminy wydalanie nerkowe enancjomeru (S)- przewyższa wydalanie (R)-, co prowadzi do względnego spadku stężenia (S)- w osoczu w porównaniu z (R)-. Mechanizm ten mógłby tłumaczyć obserwowane odwrócenie stosunku S/R u około 30% pacjentów.

Aby statystycznie zbadać potencjalny związek między podawaniem metforminy a odwróconym stosunkiem enancjomerów, przeprowadzono test dokładny Fishera. Pacjenci z oznaczalnymi stężeniami (n=18) podzielono na dwie grupy: z normalnym stosunkiem S/R (≥1) i odwróconym (<1). Analiza nie wykazała istotności statystycznej (p = 0,53), co autorzy tłumaczą bardzo wysoką częstością stosowania metforminy w badanej grupie (16/18 pacjentów) – brak grupy kontrolnej bez metforminy uniemożliwił wyizolowanie jej specyficznego wpływu. Wynik ten nie wyklucza biologicznego efektu interakcji, lecz wskazuje na konieczność przeprowadzenia kontrolowanego badania porównującego kinetykę enancjomerów u pacjentów z metforminą i bez niej.

Jak długotrwała terapia zmienia równowagę metabolizmu i eliminacji?

Wcześniejsze badania, prowadzone głównie na zdrowych ochotnikach po podaniu jednorazowym lub krótkoterminowym, konsekwentnie wykazywały stosunek S/R ≥1 zarówno w osoczu, jak i moczu. Wynikało to z faktu, że enzym CYP2D6 preferuje metabolizm enancjomeru (R)-, a wydalanie nerkowe również faworyzuje (R)-metoprolol, co łącznie prowadzi do akumulacji enancjomeru (S)- w osoczu.

W warunkach terapii przewlekłej sytuacja może się jednak zmienić. Autorzy sugerują, że długotrwałe narażenie na lek może prowadzić do nasycenia szlaków metabolicznych CYP2D6, szczególnie u pacjentów z obniżoną aktywnością enzymu (intermediate metabolizers, IM) lub jego brakiem (poor metabolizers, PM). W takich przypadkach eliminacja nerkowa staje się głównym szlakiem usuwania leku, a jej enancjoselektywność może decydować o ostatecznym stosunku enancjomerów w osoczu.

Klirens nerkowy niezmienionego metoprololu wynosi około 109 mL/min, co jest niższe niż klirens kreatyniny. Sugeruje to, że wydalanie metoprololu odbywa się głównie poprzez filtrację kłębuszkową, ale nie można wykluczyć wkładu sekrecji i reabsorpcji kanalikowej, które mogą zachodzić z podobną wydajnością. Enancjoselektywność wydalania nerkowego metoprololu wskazuje, że sekrecja i reabsorpcja kanalikowa są prawdopodobnie głównymi zaangażowanymi mechanizmami.

Interakcje lekowe mogą wpływać na wydalanie enancjomerów, gdy proces ten jest enancjoselektywny. Badania nad pindololem wykazały, że cymetydyna wywiera stereoselektywny efekt hamujący na wydalanie nerkowe tego leku, zmniejszając klirens enancjomeru (S)- o 26%, a (R)- o 34%. Autorzy wnioskują, że istnieją podsystemy w obrębie nerkowego transportera kationów organicznych. Podobny mechanizm może dotyczyć metoprololu w obecności metforminy, prowadząc do względnego zwiększenia wydalania (S)- w porównaniu z (R)-, co objawiałoby się spadkiem stosunku S/R w osoczu.

Co te odkrycia oznaczają dla praktyki klinicznej?

Wyniki badania podkreślają złożoność farmakokinetyki metoprololu w warunkach rzeczywistej praktyki klinicznej, szczególnie u pacjentów z wielochorobowością i wielolekową terapią. Obserwacja odwróconego stosunku enancjomerów u około 30% pacjentów sugeruje, że standardowe założenia dotyczące stereoselektywności metoprololu, oparte na badaniach z udziałem zdrowych ochotników, mogą nie mieć zastosowania w terapii przewlekłej.

Monitoring stosunku enancjomerów S/R mógłby służyć jako praktyczny marker fenotypowy aktywności CYP2D6, oferując alternatywę dla kosztownego i czasochłonnego genotypowania. Taki wskaźnik mógłby pomóc w identyfikacji pacjentów z nietypową farmakokinetyką, u których konieczna jest modyfikacja dawkowania lub leczenia. Szczególnie istotne byłoby to u pacjentów przyjmujących leki konkurujące o szlaki eliminacji nerkowej, takie jak metformina.

Autorzy zwracają uwagę, że personalizacja terapii metoprololem powinna uwzględniać nie tylko fenotyp metaboliczny (ultrarapid, extensive, intermediate, poor metabolizers), ale także obecność leków współpodawanych i funkcję nerek. W przyszłości rutynowe oznaczanie enancjomerów metoprololu w osoczu mogłoby wspomóc optymalizację dawkowania i minimalizację działań niepożądanych, szczególnie u pacjentów z wysokim ryzykiem interakcji lekowych.

Dodatkowym testem statystycznym sprawdzono, czy zmienność dawki (47,5–190 mg/dzień) mogła wpłynąć na obserwowane różnice. Test t-Studenta nie wykazał istotnej różnicy (p = 0,76) w średniej dawce dziennej między grupą z normalnym stosunkiem S/R (108,96 ± 40,56 mg) a grupą z odwróconym stosunkiem (115 ± 36,74 mg). Potwierdza to, że odwrócenie stosunku enancjomerów nie wynika z bezwzględnej dawki, lecz z czynników specyficznych dla pacjenta, takich jak fenotyp metaboliczny lub interakcje lekowe.

Jakie ograniczenia ma przedstawione badanie?

Badanie ma kilka istotnych ograniczeń, które należy uwzględnić przy interpretacji wyników. Po pierwsze, identyfikacja enancjomerów metoprololu opierała się na dobrze udokumentowanej kolejności elucji w chiralnej elektroforezie kapilarnej z CM-β-CD, gdyż nie dysponowano czystymi wzorcami enancjomerów do bezpośredniego potwierdzenia. Choć przypisanie to jest wspierane przez solidne dane literaturowe, pozostaje krokiem opartym na wnioskowaniu.

Po drugie, zmienne czasy pobierania próbek (4–20 godzin po dawce) w stosunku do okresu półtrwania eliminacji metoprololu oznaczają, że zmierzone bezwzględne stężenia reprezentują różne punkty na krzywej stężenie-czas i nie są bezpośrednio porównywalne między pacjentami. Ta zmienność odzwierciedla rzeczywisty, kliniczny charakter projektu badania, w którym pobieranie krwi było dostosowane do rutynowych wizyt pacjentów, a nie ścisłego protokołu farmakokinetycznego. W konsekwencji bezwzględne stężenia należy interpretować ostrożnie. Jednakże głównym celem badania była analiza stosunku enancjomerów (S/R), a nie bezwzględnej ekspozycji na lek. Kluczową zasadą farmakokinetyczną jest to, że dla enancjomerów o bardzo podobnych okresach półtrwania eliminacji, jak w przypadku metoprololu, stosunek enancjomerów pozostaje względnie stały w trakcie okresu między dawkami w stanie stacjonarnym. Dlatego, choć zmienność pobierania próbek komplikuje analizę całkowitej ekspozycji na lek, jest mniej krytyczna dla interpretacji stosunku S/R, który jest głównym wskaźnikiem badania.

Po trzecie, niska czułość metody elektroforezy kapilarnej opartej na detekcji UV skutkowała wysokim odsetkiem braku detekcji (53%), ograniczając liczbę pacjentów (n=18) z oznaczalnymi stężeniami w osoczu. Ta mała efektywna wielkość próby zmniejsza moc statystyczną dla rzetelnych analiz podgrup i możliwość uogólnienia wyników, co znajduje odzwierciedlenie w braku istotności statystycznej w testach asocjacyjnych, pomimo silnych trendów liczbowych. Po czwarte, mała wielkość próby ograniczyła dalszą klasyfikację pacjentów według współpodawanych leków, płci itp.

Wreszcie, brak genotypowania CYP2D6 lub formalnego fenotypowania oznacza, że nie można jednoznacznie skorelować obserwowanych stosunków enancjomerów z fenotypami metabolicznymi pacjentów. Choć sam stosunek S/R był proponowany jako marker fenotypowy, niezależne dane genetyczne lub metaboliczne byłyby cenne dla potwierdzenia względnego wkładu metabolizmu i wydalania u pacjentów z odwróconymi stosunkami. Pomimo tych ograniczeń, badanie dostarcza kluczowych, rzeczywistych dowodów na nieoczekiwaną zmienność w dyspozycji enancjomerów metoprololu podczas długoterminowej terapii, podkreślając złożoność jego farmakokinetyki u pacjentów klinicznie złożonych i uwypuklając potrzebę spersonalizowanych podejść terapeutycznych.

Czy stosunek enancjomerów może stać się narzędziem personalizacji terapii?

Badanie rozszerza zrozumienie enancjoselektywności metoprololu u pacjentów z nadciśnieniem poddawanych terapii długoterminowej. Potwierdza, że metabolizm przez CYP2D6 dominuje w stereoselektywnej dyspozycji enancjomerów metoprololu. Jednak nerkowe enancjoselektywne wydalanie i potencjalne interakcje lekowe, szczególnie z metforminą, znacząco wpływają na stosunek S/R enancjomerów. Nieoczekiwane znalezienie stosunków S/R poniżej 1 u części pacjentów podkreśla złożoną interakcję między szlakami metabolicznymi a nerkowymi w farmakokinetyce metoprololu. Wyniki te uwydatniają znaczenie medycyny spersonalizowanej w optymalizacji terapii metoprololem, gdzie analiza enancjoselektywna mogłaby służyć jako praktyczna alternatywa dla genotypowania CYP2D6 w identyfikacji fenotypów metabolicznych. Przyszłe badania powinny skupić się na wyjaśnieniu mechanizmów napędzających obserwowane zmienności i ich implikacjach klinicznych, aby udoskonalić wytyczne dotyczące skutecznego i bezpiecznego stosowania metoprololu w różnorodnych populacjach pacjentów.