Untersuchungen zur Inhibition von intestinalen, hepatischen und renalen Arzneistofftransportern durch Lenalidomid

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2017-01-16
Issue Year
2017
Authors
Gilde, Astrid
Editor
Abstract

Background and Aims: The understanding of intestinal, hepatic and renal drug transporters is important to evaluate the pharmacokinetics and pharmaco-dynamics of many drugs. Until now little is known whether the immuno-modulatory drug lenalidomide, which is used for treatment of multiple myeloma, causes drug-drug interactions by inhibiting drug transporters. Therefore the in-vitro interaction of lenalidomide with the intestinal and hepatic uptake transporters OATP1A2 and OATP2B1 as well as with renal drug transporters OCT2, OCT3, MATE1 and MATE2-K was investigated. The renal drug transporters seemed to be particularly important because lenalidomide is predominantly renally secreted with a clearance of approximately 261 ml/min. Methods: Possible interactions of lenalidomide with drug transporters were investigated through cellular accumulation assays. By using transporter overexpressing cell lines, the influence of lenalidomide in concentrations from 0.1 µM to 400 µM on the transporter-mediated cellular accumulation of known model substrates (bromosulfophthalein, MPP+, metformin) was investigated. Results: Without lenalidomide all transporter overexpressing cell lines showed the expected high uptake rates of the model substrates compared to control cells without transporter (BSP-OATP1A2: 2.4x, p= 0.05; BSP OATP2B1: 6.3x, p< 0.001; metformin-OCT2: 48.9x, p< 0.001; MPP+-OCT2: 11.0x, p< 0.001; MPP+ OCT3: 26.6x, p< 0.001; MPP+ MATE1: 2.4x, p< 0.001; metformin-MATE1: 4.1x, p= 0.04; metformin-MATE2-K: 3.8x, p< 0.001). At high concentrations (400 µM), lenalidomide increased the transport activity of OATP1A2 (p< 0.05). A moderate but still significant inhibition on the transport activity of OCT2 (p< 0.05 with MPP+ and p< 0.05 with metformin as a substrate) and MATE1 (p< 0.05 with MPP+ and p< 0.01 with metformin as a substrate) at a concentration of 100 µM lenalidomide or higher was observed. In the case of MATE1, the extent of inhibition was dependent from the used substrate. Lenalidomide showed a strong inhibition with MPP+ as substrate (to 49.7% of the initial value, p< 0.05), and a lower inhibition with metformin (to 73.7% of the initial value, p< 0.05). An influence of lenalidomide on the transport activity of OATP2B1, OCT3 and MATE2-K was not observed. Conclusion: For lenalidomide, in-vitro interactions such as stimulation of the intestinal and hepatic transporter OATP1A2 or inhibition of the renal transporters OCT2 and MATE1 were shown. Corresponding to the decision pathways of the International Transporter Consortium lenalidomide may be a substrate of OCT2 and / or MATE1. However, this aspect was not directly investigated in this study. Due to the fact that lenalidomide showed no clear inhibition of more than 50% of the investigated transporters, IC50 values could not be calculated. Therefore, additional clinical drug-drug interaction studies are not necessary. In these in vitro studies, lenalidomide partially influenced the function of drug transporters, but only at high concentrations (above 100 µM). This is considerably high compared to lenalidomide plasma concentration in patients, thus a clinically relevant interaction of lenalidomide with OATP1A2, OATP2B1, OCT2, OCT3, MATE1 and MATE2-K is unlikely.

Abstract

Hintergrund und Ziele: Das Verständnis des intestinalen, hepatischen und renalen Transports von Arzneistoffen ist zur Beurteilung der Pharmakokinetik und Wirkung vieler Arzneimittel von Bedeutung. Bis heute ist nur wenig darüber bekannt, ob der immunmodulierende Arzneistoff Lenalidomid, der u.a. zur Therapie des multiplen Myeloms eingesetzt wird, über eine Hemmung solcher Transporter Arzneimittelinteraktionen verursacht. Fragestellung dieser Arbeit war es deshalb, in-vitro die Interaktion von Lenalidomid mit den intestinalen und hepatischen Aufnahmetransportern OATP1A2 und OATP2B1 sowie mit den renalen Arzneistofftransportern OCT2, OCT3, MATE1 und MATE2-K, die vor allem deshalb von Bedeutung schienen, da Lenalidomid vorwiegend unverändert renal mit einer Clearance von ca. 261 ml/min sezerniert wird, zu untersuchen. Methoden: Die mögliche Interaktion von Lenalidomid mit den Arzneistofftrans-portern wurde mittels zellulärer Akkumulationsassays untersucht. Unter Verwendung von transporterexprimierenden Zelllinien wurde der Einfluss von Lenalidomid in Konzentrationen von 0,1 µM bis 400 µM auf die transporter-vermittelte zelluläre Akkumulation von bekannten Modellsubstraten (Bromosulfophthalein, MPP+, Metformin) analysiert. Ergebnisse: Ohne Zugabe von Lenalidomid zeigten alle Transporter-exprimierenden Zelllinien im Verlgeich zu den Kontrollzellen ohne Transporter die erwarteten hohen Uptakeraten für die Modellsubstrate (BSP-OATP1A2: 2,4 fach, p= 0,05; BSP OATP2B1: 6,3-fach, p< 0,001; Metformin-OCT2: 48,9 fach, p< 0,001; MPP+-OCT2: 11,0-fach, p< 0,001; MPP+ OCT3: 26,6-fach, p< 0,001; MPP+ MATE1: 2,4-fach, p< 0,001; Metformin-MATE1: 4,1-fach, p= 0,04; Metformin-MATE2-K: 3,8-fach, p< 0,001). Lenalidomid steigerte in hohen Konzentrationen (400 µM) die Transportaktivität von OATP1A2 (p< 0,05). Es ließ sich eine mäßige aber signifikante Hemmung der Transportaktivität von OCT2 (p< 0,05 mit MPP+ und p< 0,01 mit Metformin als Substrat) und MATE1 (p< 0,05 mit MPP+ und p< 0,01 mit Metformin als Substrat) bei Konzentrationen von 100 µM Lenalidomid oder höher nachweisen. Im Fall von MATE1 war das Ausmaß der Hemmung substratabhängig. Dabei zeigte Lenalidomid eine starke Hemmung mit dem Substrat MPP+ (auf 49,7% des Ausgangswertes, p< 0,05), jedoch nur eine geringere Hemmung des Transports von Metformin (auf 73,7% des Ausgangswertes). Ein Einfluss von Lenalidomid auf die Transportaktivität von OATP2B1, OCT3 und MATE2-K konnte nicht gezeigt werden. Schlussfolgerung: Für Lenalidomid konnten in-vitro Interaktionen wie Stimulation für den intestinalen und hepatischen Transporter OATP1A2 bzw. Inhibition für die renalen Transporter OCT2 und MATE1 gezeigt werden. Gemäß der Entscheidungspfade des International Transporter Consortiums könnte Lenalidomid ein Substrat von OCT2 und / oder MATE1 sein (Hillgren et al., 2013). Dies wurde in der vorliegenden Arbeit jedoch nicht direkt untersucht. Da Lenalidomid keine deutliche Hemmung der Aktivität der untersuchten Transporter um mehr als 50% aufwies, konnten keine IC50–Werte berechnet werden. Daher entfällt die weitere Untersuchung mittels einer Arzneimittel-interaktionsstudie am Probanden (Hillgren et al., 2013). Da Lenalidomid die oben genannten Transporter nur bei sehr hohen Konzentrationen signifikant beeinflusste, die weit über der Lenalidomid-Konzentration liegen, die durch therapeutische Dosen im Plasma der Patienten erreicht werden, ist eine klinisch relevante Interaktion von Lenalidomid mit OATP1A2, OATP2B1, OCT2, OCT3, MATE1 und MATE2-K unwahrscheinlich.

DOI
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