2006

Teil 1 (11:00-11:40 Uhr)

LEBERDIAGNOSTIK I

&Teil 2 (11:50-12:30 Uhr)

Therapeutisches Drug MonitoringMHH

Institut für Mikrobiologie, Immunologie und KrankenhaushygieneStädtisches Klinikum Braunschweig gGmbH

2006

�� Substrat Substrat (Art, Konzentration)(Art, Konzentration)

�� KofaktorenKofaktoren (Art, Konzentration)(Art, Konzentration)

�� Puffer Puffer (Art, Konzentration)(Art, Konzentration)

�� TemperaturTemperatur�� pHpH--WertWert�� HilfsHilfs--, Indikatorreaktion, Indikatorreaktion�� Wellenlänge der MessstrahlungWellenlänge der Messstrahlung�� ProbeProbe--, Endvolumen, Endvolumen

Katalytische Enzym-KonzentrationKatalytische Enzym-Konzentration

��InIn--house Methodenhouse Methoden��Konventionelle StandardmethodenKonventionelle Standardmethoden��Optimierte Standardmethoden der DGKCOptimierte Standardmethoden der DGKC��IFCCIFCC--MethodenMethoden ((IInternational nternational FFederation ederation of of CClinical linical CChemistry hemistry

and Laboratory and Laboratory MedicineMedicine))

��U/l x 0.0167 = µU/l x 0.0167 = µkatkat/l/l

2006

Messung im FließgleichgewichtMessung im Fließgleichgewicht

��MichaeliskonstanteMichaeliskonstante

2006

Auswertung der EnzymkinetikAuswertung der Enzymkinetik

.700.700 .650.650 .600.600 .550.550

11

22

33

44

Ext.Ext.

t [min]t [min]��EE

��tt

��������������������

� �� �� �� �� �� �

� � � �� � � � ��� � � � �� � � � ���

��

Tangens (Tangens (��) = ) = ��E/ E/ ��tt

[S] >> K[S] >> Kmm

�� [E] [E] ≈≈ vvmaxmax

2006

Ermittlung der ReaktionsgeschwindigkeitErmittlung der Reaktionsgeschwindigkeit

�� AbsorptionsAbsorptions--ZeitZeit--KurveKurve��Kontinuierliche AufzeichnungKontinuierliche Aufzeichnung��Diskontinuierliche AufzeichnungDiskontinuierliche Aufzeichnung��Zweipunktkinetik (z.B. gestoppter Test)Zweipunktkinetik (z.B. gestoppter Test)

�� Ggf. LeerwertGgf. Leerwert--ReaktionReaktion

2006

�� γγGT GT (Aminos(Aminosääureure--γγ --GlutamytransferaseGlutamytransferase, EC 2.3.2.2.), EC 2.3.2.2.)

��Chromogenes Chromogenes Substrat Substrat (5(5--AminoAmino--22--NitrobenzoatNitrobenzoat, , � � � �� �� � � � � � �� � �� � � � �� �� � � � � � �� � ��

�� APAP��Chromogenes Chromogenes Substrat Substrat (4(4--NitrophenolatNitrophenolat, Absorptionszunahme), Absorptionszunahme)

�� GLDHGLDH��Einfacher optischer Test Einfacher optischer Test (NADH, Absorptionsabnahme)(NADH, Absorptionsabnahme)

�� ALTALT��Gekoppelter optischer Test Gekoppelter optischer Test (NADH, Absorptionsabnahme)(NADH, Absorptionsabnahme)

�� ASTAST��Gekoppelter optischer Test Gekoppelter optischer Test (NADH, Absorptionsabnahme)(NADH, Absorptionsabnahme)

2006

Messung der ALT: gekoppelter optischer Test

ALTALT

AlaninAlanin + 2+ 2--Oxoglutarat Oxoglutarat ↔↔ Pyruvat Pyruvat + Glutamat + Glutamat MessreaktionMessreaktion

Messung der LD: einfacher optischer Test

LDLD

PyruvatPyruvat + NADH + H+ NADH + H+ + ↔↔ LactatLactat + NAD+ NAD++ IndikatorreaktionIndikatorreaktion

2006

Reaktionsablauf bei der Bestimmung der ALT

Reaktionsablauf bei der Bestimmung der ALT

2006

�� Isoenzyme Isoenzyme sind gekennzeichnet durchsind gekennzeichnet durch

�� „gleiche“ Substrat„gleiche“ Substrat--SpezifitätSpezifität�� gleiche gleiche enzymatischeenzymatische WirkungWirkung�� verschiedene Geneverschiedene Gene�� unterschiedliche Primärstrukturunterschiedliche Primärstruktur�� unterschiedliches unterschiedliches physikochemischesphysikochemisches Verhalten Verhalten

Isoenzyme

2006

�� IsoenzymeIsoenzyme�� Genetisch unabhängige Enzyme verschiedener GeneGenetisch unabhängige Enzyme verschiedener Gene�� Verschiedene Verschiedene Allele Allele eines Gens (eines Gens (AllelozymeAllelozyme))�� Heteropolymere (Hybride)Heteropolymere (Hybride)

�� AlloenzymeAlloenzyme�� Unterschiede im NichtUnterschiede im Nicht--Proteinanteil (Kohlenhydrat)Proteinanteil (Kohlenhydrat)�� Spaltung eines Spaltung eines Proenzyms Proenzyms an verschiedenen Stellenan verschiedenen Stellen�� Polymere aus identischen UntereinheitenPolymere aus identischen Untereinheiten�� Unterschiedliche räumliche Anordnung Unterschiedliche räumliche Anordnung �� Komplexbildung mit Komplexbildung mit ImmunglobulinenImmunglobulinen

Multiple Formen von Enzymen

2006

Klinische Konsequenzen nicht erkannter Makroenzyme

Klinische Konsequenzen nicht erkannter Makroenzyme

�� MakroMakro--AmylaseAmylase��Röntgenuntersuchungen, Szintigramme, Röntgenuntersuchungen, Szintigramme,

Sonographien, Gastroskopien, u.a.Sonographien, Gastroskopien, u.a.�� MakroMakro--ASTAST

��LeberbiopsienLeberbiopsien�� MakroMakro--APAP�� MakroMakro--SPSP

��ProstataProstata--Biopsien, AntiandrogenBiopsien, Antiandrogen--TherapieTherapie

2006

Verfahren zur „Isoenzymbestimmung“

�� ElektrophoretischeElektrophoretische Trennung Trennung CK, APCK, AP�� ChromatographieChromatographie MakroamylaseMakroamylase�� ImmuninhibitionImmuninhibition CK, CK, AmylaseAmylase�� IsoenzymspezifischeIsoenzymspezifische SubstrateSubstrate LDHLDH�� Selektive InhibitionSelektive Inhibition SP, SP, AmylaseAmylase�� Thermische InaktivierungThermische Inaktivierung APAP�� Immunologische MassenImmunologische Massen--BestimmungBestimmung CK, APCK, AP

2006

IsoenzymeIsoenzyme der Alkalischen der Alkalischen PhosphatasePhosphatase

��Plazentare Plazentare APAP�� Intestinale Intestinale APAP��Unspezifische APUnspezifische AP

�� LeberLeber�� KnochenKnochen�� NiereNiere

AP-Aktivitäten im Serum

��GesamtaktivitätGesamtaktivität ((≈≈100 %)100 %)��LeberfraktionLeberfraktion ((≤≤ 50 %)50 %)��KnochenfraktionKnochenfraktion ((≤≤ 70 %)70 %)��IntestinalfraktionIntestinalfraktion ((≤≤ 20 %)20 %)��KeimzellvarianteKeimzellvariante

2006

Erhöhte Aktivität der Alkalischen PhosphataseErhöhte Aktivität der Alkalischen Phosphatase

�� KnochenumbauprozesseKnochenumbauprozesse�� M.M. PagetPaget�� Skelettmetastasen, PrimärtumorenSkelettmetastasen, Primärtumoren�� Rachitis,Rachitis, OsteomalazieOsteomalazie�� (Frakturen,(Frakturen, HyperparathyreoidismusHyperparathyreoidismus))�� NICHT bei Osteoporose, Zysten,NICHT bei Osteoporose, Zysten, MyelomMyelom

�� HepatoHepato--biliärebiliäre ProzesseProzesse�� IntraIntra-- undund extrahepatischeextrahepatische GallengangsprozesseGallengangsprozesse�� Hepatitis, ZirrhoseHepatitis, Zirrhose�� Lebertumoren Lebertumoren

�� AndereAndere�� Karzinome, Karzinome, Kollagenosen Kollagenosen ((AmyloidoseAmyloidose), Medikamente), Medikamente

2006

�� HepatoHepato--biliäre biliäre ProzesseProzesse�� IntraIntra-- undund extrahepatischeextrahepatische

GallengangsverschlüsseGallengangsverschlüsse�� Lebermetastasen und Lebermetastasen und ––tumorentumoren�� Hepatitis, Zirrhose (Alkohol)Hepatitis, Zirrhose (Alkohol)

�� AndereAndere�� AlkoholAlkohol�� Medikamente (Enzyminduktion)Medikamente (Enzyminduktion)�� Diabetes mellitus, Hypertonie, koronare Diabetes mellitus, Hypertonie, koronare

HerzkrankheitHerzkrankheit

Ursachen für erhöhte Aktivitäten der Gamma-Glutamytransferase im SerumUrsachen für erhöhte Aktivitäten der

Gamma-Glutamytransferase im Serum

2006

Charakteristische Organ-Muster?

20060 20 40 60 80 100

AST

ALT

GLDH

APDuodenumKnochenPankreasLungeGehirnNiereHerzMuskelLeber

Relative Enzym-Konzentrationen der Organe

[%][%]

2006

LeberLokalisation & Organspezifität

LeberLokalisation & Organspezifität

AST

ALT

GLDH

2006

Lokalisation & OrganspezifitätLokalisation & Organspezifität

�� ASTAST�� Mitochondrien (70%), Zytoplasma (30%)Mitochondrien (70%), Zytoplasma (30%) Herz, Leber, MuskelHerz, Leber, Muskel

ThrombozytenThrombozyten

�� ALTALT�� ZytoplasmaZytoplasma LeberLeber

�� GLDHGLDH�� MitochondrienMitochondrien--Matrix, Matrix, zentrolobulärzentrolobulär�� LeberLeber

�� ��GTGT�� ZellmembranZellmembran LeberLeber

�� APAP�� ZellmembranZellmembran--gebunden, löslichgebunden, löslich Leber, Knochen, Leber, Knochen,

Plazenta, (Tumor)Plazenta, (Tumor)

2006

Hohe GLDH-Aktivität

• Leberdystrophie• Hepatitis• Lebermetastasen• Verschlussikterus• Abstoßungsreaktion• Hypoxische Leberschäden

(Rechtsherzversagen, resp. Insuffzienz, Kreislaufversagen)

20060

50

100

150

200

250

LDH 5

Lipase

CK

AST

Amylase

GLDH

ALT

GGT

LDH 1

AP

CHE

[h]

Halbwertzeit

2006

Akute Virushepatitis

2006

Alkoholhepatitis

2006

Chronische Hepatitis, Zirrhose

2006

2006

Verschlussikterus

2006

Toxische Leberschäden: BeispieleToxische Leberschäden: Beispiele

2006

HerzinfarktHerzinfarkt

2006

2006

2006

SchockSchock

2006

SchockSchockvs.vs.LeberstauungLeberstauungvs.vs.HerzHerz--KreislaufKreislauf--InsuffizienzInsuffizienz

2006

�� „„ScreeningScreening““�� ALTALT

�� LeberzellschLeberzellschäädigungdigung

�� ��--GTGT�� GallengangsbeteiligungGallengangsbeteiligung

�� CHECHE�� SynthesekapazitSynthesekapazitäätt

�� WeiterfWeiterfüührende Diagnostikhrende Diagnostik�� AST, GLDH, AP, Bilirubin, Albumin, AST, GLDH, AP, Bilirubin, Albumin,

Gerinnungsfaktoren, etc.Gerinnungsfaktoren, etc.

Zusammenfassung: Klinisch-chemische Diagnostik bei V.a. Lebererkrankung

Zusammenfassung: KlinischZusammenfassung: Klinisch--chemische chemische Diagnostik bei V.a. LebererkrankungDiagnostik bei V.a. Lebererkrankung

2006

10 min Pause10 min Pause

2006

Teil 2:Therapeutisches Drug Monitoring (TDM)

Bestimmung der Serumkonzentration

verschiedener Pharmaka, die zu

therapeutischen Zwecken eingesetzt wird

2006

Allgemeine Auswahlkriterien zum TDM

• hohes Wirkpotential, gefährliche Toxizität

• enger therapeutischer Bereich, steile Dosis-Wirkungskurve

• keine definierte (biologische) Zielgröße (RR, Quick, Glucose)

• hohe (biologische) Variabilität der Pharmakokinetik

• nicht-lineare Pharmakokinetik

• prophylaktische Anwendung (Asthma, Epilepsie)

• Compliance Kontrolle

• Zuverlässige Nachweisverfahren

2006

2006

2006

�� AlbuminAlbumin�� sauressaures αα11--GlykoproteinGlykoprotein�� LipoproteineLipoproteine

��Freie KonzentrationFreie Konzentration��Freie FraktionFreie Fraktion

ProteinbindungProteinbindung

2006

Pharmakokinetik & Pharmakodynamik

• Pharmakokinetik (Absorption, Verteilung, Clearance)→ → → → Bioverfügbarkeit→ → → → Aufsättigungskinetik

• Pharmakodynamik(pharmakologischer Effekt)

Begriffe: Therapeutische BreiteTherapeutischer Bereich

• Faktoren, die die Wirkung von Digoxin beeinflussen

Verstärkung der Wirkung

HypokaliämieHypomagnesiämieHyperkalzämieHypothyreoseMyokardiale IschämieStörungen des Säure-Basen-Haushalts etc.

2006

Therapeutischer Bereich: empirisch

2006

Erreichen des Plateauwertes

2006

GleichgewichtskonzentrationGleichgewichtskonzentration

11--5533--2020SalizylsäureSalizylsäure11--2244--1010VancomycinVancomycin11--330.50.5--1515GentamicinGentamicin2121--28284040--120120PhenobarbitalPhenobarbital55--10101010--4040PhenytoinPhenytoin2929--4040140140--190190DigitoxinDigitoxin6.56.5--7.57.53232--3636DigoxinDigoxin

Zeit bis Zeit bis Steady Steady State [d]State [d]

Halbwertzeit [h]Halbwertzeit [h]

2006

Verteilungs- und Eliminationsphase

��linearlinear ��HalblogarithmischHalblogarithmisch

K = 0.693 / t1/2

Kinetik 1.OrdnungKinetik 1.Ordnung

2006

Zusammenhang: Dosis vs. Konzentration

2006

Beispiel: Ethylalkohol

��Lineare Auftragung (Reaktion 0. Ordnung)Lineare Auftragung (Reaktion 0. Ordnung)

2006

Reaktion 0. Ordnung

Ethanol:

bis 20 mg/dl = 200 mg/l = 0.2 g/l ≈≈≈≈ 0.2 °/oo

���� Reaktion erster Ordnung

ab >0.2 °/oo ���� Reaktion nullter OrdnungMänner: 16 (10-25) mg/dl/hFrauen: 10-20% niedriger

Bei Werten über 3.0 °/oo ergeben sich durch Aktivierungeines zweiten, induzierbaren Abbauweges in der Leberunvorhersehbare Abbauraten.

2006

Biologische Variabilität: CL, VdBiologische Variabilität: CL, Vd

��Zunahme des Verteilungsraums für Zunahme des Verteilungsraums für Aminoglykoside Aminoglykoside bei kritisch Krankenbei kritisch Kranken

2006

2006

�� Empirische Empirische VerahrenVerahren�� NomogrammeNomogramme�� TabellenTabellen

�� Einfache Einfache pharmakokinetischepharmakokinetische MethodenMethoden�� EinEin--PunktPunkt--MethodenMethoden�� ZweiZwei--PunktPunkt--MethodenMethoden�� DreiDrei--PunktPunkt--MethodenMethoden

�� BayesBayes--VerfahrenVerfahren

Verfahren zur DosisvorhersageVerfahren zur Dosisvorhersage

2006

Theophyllin-NomogrammTheophyllin-Nomogramm

2006

Regeln für die Blutabnahme bei der Anforderung von PharmakaspiegelRegeln für die Blutabnahme bei der Anforderung von Pharmakaspiegel

�� DauertherapieDauertherapie�� ImIm SteadySteady--State, d.h. State, d.h. nachnach 44--5 Halbwertzeiten abnehmen5 Halbwertzeiten abnehmen

�� Intravenöse GabeIntravenöse Gabe�� Nach der Verteilungsphase abnehmen, d.h. ca.1Nach der Verteilungsphase abnehmen, d.h. ca.1--2 h 2 h

nach Beendigung der Infusion. Ausnahmennach Beendigung der Infusion. AusnahmenDigoxinDigoxin//DigitoxinDigitoxin: 6: 6--8 h8 h

�� Messung der maximalen Messung der maximalen PlasmakonzentrationPlasmakonzentration�� Zeit ist vom Zeit ist vom Pharmakon Pharmakon abhängig (1abhängig (1--18 h)18 h)

�� Messung der minimalen Messung der minimalen PlasmakonzentrationPlasmakonzentration�� In der Regel vor der nächsten EinnahmeIn der Regel vor der nächsten Einnahme

2006

„TDM in der Praxis“„TDM in der Praxis“

2006

Digoxin therapeuticDigoxin therapeutic drugdrug monitoringmonitoring: an: an auditaudit andand reviewreview�� SidwellSidwell et al. 2003, N Zet al. 2003, N Z MedMed J 116:U708J 116:U708

�� 53% der Messungen ohne klare Indikation53% der Messungen ohne klare Indikation�� 32% der 32% der Messungen innerhalb der VerteilungsphaseMessungen innerhalb der Verteilungsphase�� 19% 19% der Messungen nicht imder Messungen nicht im steady statesteady state�� 5% 5% der Messungen resultiertender Messungen resultierten in in falschen Konsequenzenfalschen Konsequenzen

�� In 29% In 29% der Fder Fäälle korrekte Indikationlle korrekte Indikation, , ProbennahmeProbennahme, Interpretation, Interpretation

„TDM in der Praxis“„TDM in der Praxis“

2006

Danke für die Aufmerksamkeit!

Danke für die Aufmerksamkeit!