Терапевтический лекарственный мониторинг метотрексата при применении его в высоких дозах для лечения остеосаркомы у детей
Пт, 29 Июль 2016
880

 

Резюме. В детской онкологии высокие дозы метотрексата (ВД Mtx) используются для лечения остеосаркомы (ОС), острого лимфобластного лейкоза и ряда других опухолей. В связи с высокой интра- и экстраиндивидуальной изменчивостью фармакокинетики Mtx необходимо проводить мониторинг его концентрации в сыворотке крови. Самым опасным явлением при терапии ВД Mtx является т.н. «отсроченная экскреция Mtx», «замедленное выведение Mtx». Их развитие многофакторное и непредсказуемое. В данной работе, имея большой фактический материал, была поставлена задача проанализировать фармакокинетику ВД Mtx при остеосаркоме у детей, выявить ее особенности, установить, однотипно ли протекают нарушения выведения Mtх, провести их количественный анализ.
Ключевые слова: дети, высокие дозы метотрексата, онкология, терапевтический лекарственный мониторинг, токсико- кинетика, токсичность
Therapeutic drug monitoring of methotrexate after its administration in high doses for osteosarcoma treatment in children
Strizhevskaya A.M., Golovnya E.G., Kuleshova I.S., Dzampaeva A.Z., Baykova V.N.
FSBSI «RONC N.N. Blokhina» Moscow
Abstract. In children oncology high doses of methotrexate (HD Mtx) use for treatment of osteosarcoma, acute lymphoblastic leukemia and many others tumors. Due to high intra- and interindividual Mtx pharmacokinetic variability it is essential perform monitoring its concentration in the saliva. The most dangerous phenomena in the case of HD Mtx are so-termed "delayed Mtx excretion", "prolonged Mtx excretion". Their development is multifactorial and unpredictable. Having big actual material we set task: analyze pharmacokinetics HD Mtx in case of osteosarcoma in children, determine its peculiarities, elucidate whether similar or not proceed disorders of Mtx excretion, perform their quantification.
Keywords: children, high doses of Methotrexate, oncology, therapeutic drug monitoring, toxicokinetics, toxicity
Автор, ответственный за переписку:
Стрижевская Александра Михайловна — научный сотрудник экспресс-лаборатории ЦКЛО НИИ КО ФГБНУ «РОНЦ им. Н.Н. Блохина», г. Москва, Каширское шоссе, д. 23, тел.: +7 (915) 432-78-79, e-mail: Strizhevsky@yandex.ru

Введение
В современной онкологии индивидуализация терапии стала необходимым условием для качественного лечения больного и гарантией реализации принципа — не навреди. У пациентов с онкологическими заболеваниями развитие патологического процесса может приводить к развитию непредсказуемых побочных эффектов, лекарственных взаимодействий. Более того, многие противоопухолевые препараты обладают нелинейной фармакокинетикой. Без поддержания необходимой для получения эффекта дозы и контроля за возможностью развития передозировки невозможно проведение множества онкологических протоколов. Действенным инструментом реализации такой персонализированной лекарственной терапии является терапевтический лекарственный мониторинг (ТЛМ) [16].


Терапевтическим лекарственным мониторингом называется определение концентрации препарата согласно заранее описанному протоколу, основанному на токсико-кинетических параметрах лекарственных препаратов (ЛП) [1, 2].


ТЛМ позволяет проводить определение правильного режима применения и дозировки лекарства; выявление наиболее эффективной концентрации ЛП для достижения успешного лечения; предупреждение развития токсических эффектов; контроль происходящих изменений в каждый период лечения с возможностью менять дозировку препаратов в зависимости от состояния пациентов; изучение взаимозависимости различных факторов при назначенной терапии [1].


ТЛМ основан на определении концентрации ЛП, его метаболитов или других биологически активных веществ в плазме крови или других тканях организма в различные промежутки времени после введения в организм в целях установления соответствия её терапевтическому диапазону и выработки рекомендаций по коррекции режима дозирования [2]. Дети, страдающие злокачественными опухолями, особенно нуждаются в ТЛМ. Существует множество факторов, определяющих возрастные особенности фармакокинетики, что требует корректировки режима дозирования с учётом возрастных особенностей организма.


Применение ВД Mtx (более 1г/м2) стало возможным после того, как был создан режим применения препарата, получивший название «высокодозная терапия Mtx под защитой (rescue) лейковорина». Однозначного перевода слова rescue в качестве медицинского термина в русском языке нет. Дословно этот термин означает спасение, т.е. преодоление токсичности посредством введения антидота Mtx — лейковорина [12]. При таком режиме лечения обязательно применение ТЛМ. В связи с высокой интра- и экстраиндивидуальной изменчивостью фармакокинетики Mtx необходимо проводить мониторинг его концентрации в сыворотке крови. ТЛМ Mtx необходим в первую очередь для расчёта точной дозы лейковорина, назначаемого внутривенно струйно каждые 6 ч.


В детской онкологии ВД Mtx используются для лечения ОС, ОЛЛ и ряда других опухолей. Функция ВД Mtx обеспечивается за счёт изменения механизма проникновения в клетку Mtx путём многократного увеличения концентрации — в 100 раз выше максимальной разовой дозы препарата. При этом усиливается не только его терапевтический, но и токсический эффект [5, 9].


Самым опасным явлением при терапии ВД Mtx является т.н. «отсроченная экскреция Mtx», «замедленное выведение Mtx». Развитие этой патологии многофакторное и непредсказуемое [4]. Точно установлено, что причинами развития тяжёлых форм нарушений элиминации Mtx являются: отёки — экстра и интрастициальные [12], применение несовместимых ЛП [6, 7, 25], генетические особенности пациента [15, 19, 21], сопутствующие заболевания [8], неадекватный режим введения [24]. Они развиваются скоротечно, иногда в первые 24 ч протекают бессимптомно, и характеризуются развитием острой почечной недостаточности. Как у взрослых, так и у детей для спасения пациента требовалось использование экстренных мер — гемодиализ, гемофильтрация, применения антидота самого Mtx — карбоксипептидазы G2 (фермента, непосредственно разрушающего Mtx) [4].


При замедленном выведении Mtx и проявлениях его токсичности (тошнота, рвота, задержка мочи, гиперемия кожи и слизистых, головные боли, расстройства со стороны ЦНС, нарушение выведения Mtx, повышение уровня трансаминаз, билирубина, мочевины, креатинина на 50% и более по сравнению с исходными значениями) дозу лейковорина повышают и проводят форсированный алкалический диурез до 4,5л/ м2 [1].


В данной работе мы, имея большой фактический материал, поставили перед собой задачу проанализировать фармакокинетику ВД Mtx при остеосаркоме у детей, выявить её особенности, установить, однотипно ли протекают нарушения выведения Mtх, провести их количественный анализ.


В настоящую исследовательскую работу был включены данные о 246 детях в возрасте от 5 до 16 лет с ОС (средний возраст 12,2 лет), которые находились на лечении в НИИ ДОГ ФГБУ «РОНЦ им. Н.Н. Блохина» РАМН с 2006 по 2013 гг. Они получали лечение согласно протоколу комплексной химиотерапии ОС «ОС2006», разработанному и утвержденному в НИИ ДОГ. Соотношение пациентов по полу составило 1,03:1 (мальчиков —125, девочек —121). Всего проведено 1137 курса ВД Mtx. Больным было проведено от 1 до 8 курсов ВД Mtx, в дозе 8 или 12 г/м2, вводимых за 4 ч инфузии на фоне щелочной прегидратации. Лейковорин назначался внутривенно, через каждые 6 ч, начиная с 24-го часа от начала инфузии Mtx. При замедленном выведении Mtx лейковорин рассчитывали по формуле: лейковорин (мг)= [Mtx]xмасса тела пациента (кг).


Кровь из вены забиралась на 0; 4; 24; 42; 48; 72й ч и далее до полного выведения Mtx, в вакуумные пробирки марки Sarstedt, тип «monovette®» объёмом 7,5 мл. Кровь центрифугировали в течение 10 мин при 3000 оборотах на центрифуге Elmi CM 6M. ТЛМ Mtx проводили методом флуоресцентнополяризацонно го имунноанализа (ФПИА) на анализаторе TdxFlx («Abbott», США). ФПИА — гомогенный конкурентный метод иммунного анализа, основанный на двух принципах: конкурентного связывания белков и флуоресцентной поляризации. В случаях осложненного выведения Mtx кровь забиралась чаще. Рассчитаны фармакокинетические показатели Mtx: площадь под фармакокинетической кривой, клиренс метотрексата, период полувыведения и общее время выведения.

Результаты и обсуждение

Метотрексат относится к группе антиметаболитов — антагонистов фолиевой кислоты. В дозах менее 20 мг/м2 быстро всасывается с помощью транспортной системы, с максимальной концентрацией 0,3—2,2 ммоль/л, и периодом полувыведения 4—6 ч, основная часть выведения приходится на почечную экскрецию. Высокие дозы Mtx, более 1,0 г/м2, применяемые под защитой лейковорина, позволяют обойти возникающую резистентность к лечению. Как для низких, так и для высоких доз Mtx характерна высокая вариабельность фармакокинетики. При терапии больных ОС ВД Mtx (8; 12 г/м2) происходит изменение фармакокинетических и фармакодинамических показателей. При получении ВД Mtx больными детьми ОС было выявлено нормальное и замедленное выведение Mtx.


Полученные результаты представлены в табл. 1. В качестве нормального выведения были приняты следующие концентрации на ключевых часах ТЛМ Mtx: на 4й час — менее 1800 мкмоль/л; на 24й час — менее 10 мкмоль/л; на 42й час — менее 1,0 мкмоль/л; на 48-й час — менее 0,3 мкмоль/л; на 72й час — менее 0,1 мкмоль/л; на 96й час — менее 0,02 мкмоль/л.

Нормальное выведение Mtx характеризуется тем, что после достижения максимальной концентрации на 4-й ч, оно подчиняется экспоненциальной зависимости и может быть описано уравнением вида:

С=СmaxE^(-kt)
где: Cmax —максимальная концентрация вещества, к — константа элиминации вещества, t — время от начала введения) (рис. 2А, Б).


Для наглядности и удобства воспроизведения от максимальных концентраций до минимальных ось ординат на графиках представлена в виде логарифмической шкалы (см. рис. 2Б). Тип нормальной фармакокинетики наблюдался при 1050 курсах выведения ВД Mtx.


Как следует из табл. 1, при нормальном выведении Mtx концентрация на ключевых часах ТЛМ не превышала данных литературы. Общее время выведения Mtx составило 96±24 ч, площадь под фармакокинетической кривой Mtx (MtxAUC) — 11791±500 мкмоль/лх-1хч4. MtxAUC характеризует общее количество воздействовавшего на организм препарата и время контакта с ним, CLmtx — скорость очищения организма от препарата.


В табл. 2 представлены изменения концентрации Mtx у пациентов с ОС на различных курсах проведения высокодозного лечения. Пациентам было проведено от 1 до 8 курсов ВД Mtx.

 

 

 

Как следует из таблицы, наблюдалось некоторое понижение концентрации Mtx на ключевых часах от курса к курсу, но статистически достоверная разница была выявлена только между 1- и 8-м курсами ВД Mtx.


При подсчёте площади под фармакокинетической кривой (MtxAUC) на разных курсах ВД Mtx статистически достоверной разницы также не было отмечено между курсами.
Клиренс Mtx (CL ) при нормальном выведении составил 3,7±1,3 лхч-1, период полувыведения (t1/2) 7,7±0,7 ч. Однако при изучении выведения Mtx важнее учитывать общее время его выведения (Ttotal ), а не t1/2, т.к. оно лучше характеризует происходящие в организме нарушения.


Вторую группу пациентов представляли пациенты с замедленным выведением Mtx (см. табл. 1), где было отмечено повышение концентрации Mtx в среднем на каждом из определяемых часов, увеличение Ttotal (до 360 ч), периода полувыведения и MtxAUC, а также снижение CLmtx. Замедленное выведение выявлено при 87 курсах ВД Mtx, что составило 7,6% от всех исследуемых курсов ВД Mtx. По всем измеряемым параметрам — концентрации выведения Mtx по часам выведения, Ttotal периоду полувыведения, MtxAUC, CLmtx, t1/2, — получены статистически достоверные различия между нормальным и замедленным выведением Mtx. Как следует из табл. 1, при замедленном выведении Mtx получен большой количественный разброс показателей. Учитывая разнонаправленный характер нарушений выведения Mtx, возникла необходимость их систематизации, и все пациенты с измененной, замедленной фармакокинетикой препарата были условно разделены на 3 подгруппы, в которых были посчитаны вышеназванные фармакокинетические показатели.


В 1-ю подгруппу (табл. 4) отнесены задержки выведения Mtx у пациентов, описываемые в литературе словом «жёсткие», острые. Они характеризуются быстро нарастающей концентрацией Mtx, начиная с 4-го часа инфузии.


Происходят коренные изменения в фармакокинетике Mtx: она перестаёт подчиняться уравнению первого порядка; характерны резкие увеличения концентрации Mtx и затем фактически отсутствие выведения Mtx в течение длительного времени, что графически выражается как возникновение дополнительных пиков и плато (см. рис 3).

Общее время выведения составляло в среднем 360 ч, t1/2 — 23,0±7,1 ч, Clmtx — 1,2±0,4 лхч-1, MtxAUC — 27231±6214 мкмоль/л^хч-1. За время нашего наблюдения было 4 подобных случая — 0,35% от общего число курсов: в 2 из них для спасения пациента потребовалось применение гемофильтрации, в 2-х других — дополнительным назначением альбумина и скорректированной дозы лей- коворина. Данный вид замедленного выведения может быть связан с генетическими особенностями организма.


Во 2-ю подгруппу замедленного выведения Mtx (табл. 4) были отнесены курсы ВД Mtx, где на всех ключевых часах значение концентрации Mtx выше, чем для группы нормы (р=0,035), однако фармакокинетическая кривая выведения Mtx соответствует экспоненте.


Общее время выведения Mtx увеличено до 240±24 ч, т.е на 96±24 ч больше нормального выведения (рис. 4А), t^ — 10,8±2,7 ч, MtxAUC — 15695±275 мкмоль/ л'1хч'1, Cl — 2,5±0,2 лхч'1. В их число вошли 23 курса ВД Mtx, всего 2% от общего числа курсов. Для этих пациентов характерно развитие сильной гепатотоксичности; не возникает острой почечной токсичностью и не требуется гемодиализа или других мер срочной детоксикации Mtx, достаточно только коррекции дозы лейковорина по формуле: лейковорин (мг)= [Mtx]x масса тела пациента (кг). Развитие данной ситуации на 1-й курсе ВД Mtx не является показанием к отмене дальнейшей терапии, однако она должна проводиться с большой осторожностью. Требуется установление причин развития нарушения выведения Mtx (воспаление, отёки, инфекции и т.п.).


К 3-й подгруппе замедленного выведения Mtx (см. табл. 4) отнесены пациенты, у которых наблюдались повышения концентрации Mtx на каком-то из часов ТЛМ относительно стандартных для мониторинга значений. Таких выделили 60 курсов, что составляет 5,2% от всех изученных курсов ВД Mtx. Для них характерна следующая картина: — на каком-то из часов ТЛМ концентрация Mtx укладывается в принятые в протоколе значения, в то время, как все остальные выше (р=0,22) (рис. 4Б). Время выведения также увеличено — 144±24 ч, tV2 — 9,6±2,1 ч, MtxAUC — 13908±311мкмоль/л'1хч'1, Clmtx — 3,0±0,2 лхч-1. Причиной данных нарушений выведения Mtx могут быть некоторые отклонения проведения гидратации и защелачивания мочи, что несёт значительную опасность для почечной функции. Между всеми подгруппами относительно нормального выведения Mtx, а также относительно друг друга, определена статистически достоверная разница.

Рассчитанные значения MtxAUC характеризуют как степень фармакологического эффекта, так и степень токсичности, возрастающие пропорционально друг другу (см. табл. 4). У 1-й подгруппы замедленного выведения MtxAUC возрастает в 2—4 раза относительно нормального выведения, в 1,5 раза — во второй подгруппе задержек, и в 1,2 — в третьей, что говорит о том, что даже самое незначительное нарушение выведения Mtx оказывает токсический эффект.


Полученные значения AUC позволили рассчитать клиренс Mtx (ClMtx.). В 3-й подгруппе ClM снижен в 1,2 раза, во 2-й — в 1,5 раз, а в 1-й — в 3 раза, однако следует учитывать, что для лечения пациентов 1-й подгруппы применялась гемофильтрация, а значит, CLMtx был бы ещё ниже. С помощью ClM можно вычислить t1/2, характеризующий время, за которое концентрация вещества в плазме должна снизится вдвое. В нашем исследовании для нормального выведения Mtx объём распределения был равен Vd = 36,6 л
Чем ниже ClMtx, тем сильнее увеличивается t1/2 — в 3; 1,5 и 1,2 раза относительно нормы для 1-й, 2-й, 3-й подгрупп соответственно. Анализ причин замедленного выведения показал, что ими являются состояние пациента, правильность проведения процедуры и получаемой сопроводительной терапии, генетических особенностей.
Все три типа замедленного выведения Mtx чаще всего наблюдались у пациентов женского пола, коэффициент корреляции составил 0,75 (p=0,041). Часто связывают снижение элиминации Mtx с возрастом — как с младшим возрастом пациентов (до 6 лет), так и старшим (больше 16). Однако у нас такой зависимости не выявлено. Замедленное выведение Mtx у пациентов старшего возраста связано с изменением обмена Mtx у взрослых. Также не было выявлено взаимосвязи между стадией заболевания и развитием замедленного выведения Mtx (локализованная — 75%, диссеминированная — 35%, у 4 достоверно развились метастазы в лёгких уже после завершения лечения).


Приведенные нами примеры и рассчитанные фармакокинетические показатели, как увеличение (в разы) площади под кривой, так и снижение клиренса Mtx показывают, что даже самое незначительное нарушение выведения метотрексата потенцирует его токсичность, а тщательный ТЛМ необходим на всех ключевых часах. Несмотря на достигнутые успехи в прогнозировании индивидуальной кинетики, непредвиденные реакции пациента на препарат, клиническая нестабильность, а также лекарственное взаимодействие позволяют сделать вывод, что применение ТЛМ и в будущем будет оставаться мощным средством повышения эффективности терапии.

Литература
1. Копосов П.В., Ковалев В.И., КовалевД.В. Профилактика и лечение осложнений химиотерапии злокачественных опухолей у детей: современные подходы. Руководство для врачей. М.: ООО «Клевер Принт», 2002; 73—78.
2. Соколов А.В. Терапевтический лекарственный мониторинг. Качественная клиническая практика. 2002; 1: 78—88.
3. Bacci G., Ferrari S., Longhi A. et al. Delayed methotrexate clearance in osteosarcoma patients treated with multiagentregimens of neoadjuvant chemotherapy. Oncol. Rep. 2003; 10: 4: 851—857.
4. Buchen S., Ngampolo D., Melton R.G. et al. Carboxypeptidase G2 rescue in patients with methotrexate intoxication and renal failure. Br. J. Cancer. 2005; 92: 480—487.
5. Crews K.R., Liu T., Rodriguez-Galindo C. et al. High-dose methotrexate pharmacokinetics and outcome ofchildren and young adults with osteosarcoma. Cancer. 2004; 100: 8: 1724—1733.
6. Dalle J.H., Auvrignon A, Vassal G. et al. Interaction between methotrexate and ciprofloxacin. J Pediatr Hematol Oncol. 2002; 24: 4: 321—322.
7. Dalle J.H., Auvrignon A, Vassal G. et al. Methotrexate-ciprofloxacin interaction: report of two cases of severe intoxication. Arch Pediatr. 2001; 8: 10: 1078—1081.
8. Distel L., Neubauer S., Varon R., et al. Fatal toxicity following radio- and chemotherapy of medulloblastoma in a child with unrecognized Nijmegen breakage syndrome. Med Pediatr Oncol. 2003; 41: 1: 44—48.
9. Frei E., Jaffe N., Gem M. et al. Adjuvant Chemotherapy of Osteogenic Sarcoma: Progress and Perspectives. J. Nat. Cancer Inst. 1978; 60: 1: 3—10.
10. Holmboe L. et al. High dose methotrexate chemotherapy: pharmacokinetics, folate and toxicity in osteosarcoma patients. British Journal of Clinical. Br J Clin Pharmacol. 2011;73: 1:106—114.
11. Jaffe N., Gorlick R. High-Dose Methotrexate in Osteosarcoma: Let the Questions Surcease—Time for Final Acceptance. J. of Clin.Onc. 2008; 28: 27: 4365—4366.
12. Kang Min Lee et al. Two Pediatric Osteosarcoma Cases with Delayed Methotrexate Excretion: Its Clinical Course and Management. Cancer Res Treat. 2011; 43: 1: 67—70.
13. Koomdee N., Hongeng S., Apibal S., et al. Association between polymorphisms of dihydrofolate reductase and gamma glutamyl hydrolase genes and toxicity of high dose methotrexate in children with acute lymphoblastic leukemia. Asian Pac J Cancer Prev. 2012; 13: 7: 3461—3464.
14. LennardL. Therapeutic drug monitoring of antimetabolic cytotxic drugs. Brit. J. Clin. Pharmacol. 1999; 47: 2: 131—143.
15. Leveque D. et al. Pharmacokinetic drug—drug interactions with methotrexate in oncology. Expert Rev. Clin. Pharmacol. 2011: 4: 6: 743-750.
16. Lingg R.M., Hempel G., Rots M.G. et al. Effects and interaction of 7-hydroxy methotrexate and methotrexate in leukaemic cells ex vivo measured by the thymidylate synthase inhibition assay. 2003; 65: 345—378.
17. Mahadeo K.M., Dhall G., Panigrahy A, Lastra C., Ettinger L.J. Subacute methotrexate neurotoxicity and cerebral venous sinus thrombosis in a 12-year-old with acute lymphoblastic leukemia and methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) C677T polymorphism: homocysteine-mediated methotrexate neurotoxicity via direct endothelial injury. Pediatr Hematol Oncol. 2010; 27: 1: 46—52.
18. Mittal R., Mottl H., Nemec J. Acute transient cerebral toxicity associated with administration of high-dose methotrexate. Med Princ Pract. 2005; 14: 3: 202—204.
19. Muller J., Kralovanszky J., Adleff V., et al. Toxic encephalopathy and delayed MTX clearance after high-dose methotrexate therapy in a child homozygous for the MTHFR C677T polymorphism. Anticancer Res. 2008; 28: 5B: 3051—3054.
20. Reid T., Yuen A, Catolico M., Carlson R.W. Impact of omeprazole on the plasma clearance of methotrexate. Cancer Chemother Pharmacol. 1993; 33: 1: 82—84.
21. Saland J.M., Leavey P.J., Bash R.O. et al. Effective removal of methotrexate by high-flux hemodialysis. Pediatr Nephrol. 2002; 17: 10: 825—829.
22. Santucci R., Leveque D., Herbrecht R. Cola beverage and delayed elimination of methotrexate. Br J Clin Pharmacol. 2010; 70: 5: 762—764.
23. Santucci R., Leveque D., Lescoute A, Kemmel V., Herbrecht R. Delayed elimination of methotrexate associated with co-administration of proton pump inhibitors. Anticancer Res. 2010; 30: 3807—3810.
24. Yamamoto K., Sawada Y., Matsushita Y., Moriwaki K., Bessho F., Iga T. Delayed elimination of methotrexate associated with piperacillin administration. Ann. Pharmacother. 1997; 31: 1261—1262.
25. Zarychanski R., Wlodarczyk K., Ariano R., Bow E. Pharmacokinetic interaction between methotrexate and piperacillin/tazobactam resulting in prolonged toxic concentrations of methotrexate. J. Antimicrob. Chemother. 2006; 58: 228—230.

 

Похожие статьи