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Amifostin

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Vorlage:Infobox Chemikalie

Amifostin ist der Internationale Freiname für einen zytoprotektiv wirksamen Arzneistoff.

Beschreibung

Datei:WR-1065 skeletal.svg
2-((Aminopropyl)amino)ethanthiol

Amifostin ist ein phosphorylierter Aminothioalkohol. Als Prodrug<ref name="PMID11368288">C. R. Culy, C. M. Spencer: Amifostine: an update on its clinical status as a cytoprotectant in patients with cancer receiving chemotherapy or radiotherapy and its potential therapeutic application in myelodysplastic syndrome. In: Drugs Band 61, Nummer 5, 2001, S. 641–684, PMID 11368288. (Review).</ref><ref name="PMID8612469">C. M. Spencer, K. L. Goa: Amifostine. A review of its pharmacodynamic and pharmacokinetic properties, and therapeutic potential as a radioprotector and cytotoxic chemoprotector. In: Drugs Band 50, Nummer 6, Dezember 1995, S. 1001–1031, PMID 8612469. (Review).</ref> wird Amifostin durch membranständige alkalische Phosphatasen der Endothelzellen in den eigentlichen Wirkstoff 2-((Aminopropyl)amino)ethanthiol (Entwicklungscode WR-1065) zerlegt.<ref name="PMID2837319">P. M. Calabro-Jones, J. A. Aguilera, J. F. Ward, G. D. Smoluk, R. C. Fahey: Uptake of WR-2721 derivatives by cells in culture: identification of the transported form of the drug. In: Cancer research Band 48, Nummer 13, Juli 1988, S. 3634–3640, PMID 2837319.</ref><ref name="PMID2837320">G. D. Smoluk, R. C. Fahey, P. M. Calabro-Jones, J. A. Aguilera, J. F. Ward: Radioprotection of cells in culture by WR-2721 and derivatives: form of the drug responsible for protection. In: Cancer research Band 48, Nummer 13, Juli 1988, S. 3641–3647, PMID 2837320.</ref> Amifostin selbst ist inaktiv.<ref name="PMID2982751">P. M. Calabro-Jones, R. C. Fahey, G. D. Smoluk, J. F. Ward: Alkaline phosphatase promotes radioprotection and accumulation of WR-1065 in V79-171 cells incubated in medium containing WR-2721. In: International journal of radiation biology and related studies in physics, chemistry, and medicine Band 47, Nummer 1, Januar 1985, S. 23–27, PMID 2982751.</ref>

In einer Vielzahl von präklinischen Studien konnte an Modellorganismen wie beispielsweise Mäusen, Hunden und Affen eine chemo- und radioprotektive Wirkung nachgewiesen werden.<ref name="PMID8612469" /> In klinischen Studien wurde zudem eine unterstützende Wirksamkeit bei etablierten Therapiekonzepten festgestellt.<ref name="wilder" />

Amifostin ist der erste und bisher (Stand: 2010) einzige<ref name="PMID20413641">D. Citrin, A. P. Cotrim, F. Hyodo, B. J. Baum, M. C. Krishna, J. B. Mitchell: Radioprotectors and mitigators of radiation-induced normal tissue injury. In: Oncologist Band 15, Nummer 4, 2010, S. 360–371, doi:10.1634/theoncologist.2009-S104. PMID 20413641. Vorlage:PMC. (Review).</ref> zugelassene Radioprotektor.<ref name="PMID17602063">J. R. Kouvaris, V. E. Kouloulias, L. J. Vlahos: Amifostine: the first selective-target and broad-spectrum radioprotector. In: The oncologist Band 12, Nummer 6, Juni 2007, S. 738–747, doi:10.1634/theoncologist.12-6-738. PMID 17602063. (Review).</ref> Seit 1995 ist Amifostin in Deutschland und den Vereinigten Staaten zur Nieren-, Blut- und Nerven-Protektion mittels intravenöser Applizierung zugelassen. 1999 wurde die Zulassung für die Behandlung und Prävention einer Mundtrockenheit erweitert.<ref name="wilder" />

Wirkmechanismus

Organ bzw. System Schutzfaktor<ref>J. D. Cox, K. K. Ang: Radiation oncology - rationale, technique, results. Verlag Elsevier Health Sciences, 2003, ISBN 0-323-01258-2, S. 42.Vorlage:Google Buch nach: J. M. Yuhas, J. M. Spellmann, F. Culo: The role of WR-2721 in radiotherapy and/or chemotherapy. In: L. W. Brady (Hrsg.): Radiation Sensitizers. Verlag Masson, 1980</ref>
Immunsystem 1,8–3,4
Knochenmark 2,4–3,0
Leber 2,7
Haut 2,0–2,4
Hoden 2,1
Speicheldrüse 2,0
Dünndarm 1,8–2,0
Colon 1,8
Lunge 1,2–1,8
Niere 1,5
Speiseröhre 1,4
Mundschleimhaut >1Vorlage:0

Die zellschützende (zytoprotektive) Wirkung von Amifostin, beziehungsweise von seinem Stoffwechselprodukt WR-1065, beruht auf dem Abfangen freier Radikale und reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), dem Schutz der DNA, der Beschleunigung der DNA-Reparatur und der Induktion eines zellulären Sauerstoffmangels (Hypoxie). Letzteres reduziert die Bildung von freien Radikalen und reaktiven Sauerstoffspezies.<ref name="PMID11984063">M. I. Koukourakis: Amifostine in clinical oncology: current use and future applications. In: Anti-Cancer Drugs Band 13, Nummer 3, März 2002, S. 181–209, PMID 11984063. (Review).</ref>

Amifostin wirkt selektiv in gesunden Zellen. In allen bisherigen Studien wurde keine Protektion eines Tumors beobachtet<ref name="wilder" /><ref name="PMID14727237">M. I. Koukourakis: Amifostine: is there evidence of tumor protection? In: Seminars in Oncology Band 30, Nummer 6 Suppl 18, Dezember 2003, S. 18–30, PMID 14727237. (Review).</ref> – bösartiges (malignes) Gewebe profitiert nicht von der Wirkung von Amifostin.<ref name="PMID16198504">A. D. Sasse, L. G. Clark, E. C. Sasse, O. A. Clark: Amifostine reduces side effects and improves complete response rate during radiotherapy: results of a meta-analysis. In: International Journal of Radiation Oncology – Biology – Physics Band 64, Nummer 3, März 2006, S. 784–791, doi:10.1016/j.ijrobp.2005.06.023. PMID 16198504. (Review).</ref><ref name="PMID6254681">J. M. Yuhas, J. M. Spellman, F. Culo: The role of WR-2721 in radiotherapy and/or chemotherapy. In: Cancer Clinical Trials Band 3, Nummer 3, 1980, S. 211–216, PMID 6254681.</ref> Dies hat mehrere Ursachen. Eine davon ist die schlechte Blutversorgung (Hypovaskularisierung) vieler Tumoren, die den Transport des Wirkstoffes zum Tumor – im Vergleich zum gesunden Gewebe – einschränkt. Auch der niedrige pH-Wert im Tumor und seiner näheren Umgebung – bedingt durch eine Gewebsazidose, die durch eine anaerobe Glykolyse (Warburg-Effekt) hervorgerufen wird – trägt zur zytoprotektiven Selektivität bei. Zudem sind die alkalischen Phosphatasen im Tumorgewebe wesentlich weniger stark exprimiert. Von den in Tumoren vorherrschenden sauren Phosphatasen wird Amifostin nicht dephosphoryliert.<ref name="wilder" />

Ist WR-1065 als aktive Substanz von den Zellen aufgenommen worden, so kann es durch das Abfangen freier Radikale, die Senkung des Sauerstoffgehaltes in der Zelle und die Reaktion und Inaktivierung mit zytotoxischen Wirkstoffen<ref name="PMID2844397">W. J. DeNeve, C. K. Everett, J. E. Suminski, F. A. Valeriote: Influence of WR2721 on DNA cross-linking by nitrogen mustard in normal mouse bone marrow and leukemia cells in vivo. In: Cancer Research Band 48, Nummer 21, November 1988, S. 6002–6005, PMID 2844397.</ref><ref name="PMID1313234">M. Treskes, L. G. Nijtmans, A. M. Fichtinger-Schepman, W. J. van der Vijgh: Effects of the modulating agent WR2721 and its main metabolites on the formation and stability of cisplatin-DNA adducts in vitro in comparison to the effects of thiosulphate and diethyldithiocarbamate. In: Biochemical pharmacology, Band 43, Nummer 5, März 1992, S. 1013–1019, PMID 1313234.</ref> die DNA im Zellkern vor Schäden schützen, beziehungsweise die Reparaturmechanismen fördern.<ref name="wilder" /><ref name="PMID10348255" />

Über diese Wirkungen hinaus konnten weitere schützende Effekte von Amifostin festgestellt werden. So stimuliert es die hämatopoetischen Stammzellen, modifiziert die Genexpression und Enzymaktivitäten, und zeigt eine Inhibierung der Apoptose.<ref name="PMID11368288" /><ref name="wilder" /> Möglicherweise schützt Amifostin auch vor der Entstehung sekundärer, therapiebedingter Tumoren.<ref name="wilder" /> In vivo konnte eine Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gesunder Zellen gegenüber ionisierender Strahlung, sowie gegen Alkylantien, wie beispielsweise den Stickstoff-Lost-Derivaten Cyclophosphamid oder Melphalan, sowie anderer Zytostatika wie Cisplatin, Anthracyclinen und Taxanen<ref name="PMID10348255" /> um das bis zu Dreifache gemessen werden.<ref name="PMID6254681" />

Pharmakokinetik

Die Plasmahalbwertszeit von Amifostin liegt bei ungefähr 8 Minuten; die Verteilungshalbwertszeit bei etwa 0,8 Minuten.<ref name="PMID3019968">L. M. Shaw, A. T. Turrisi, D. J. Glover, H. S. Bonner, A. L. Norfleet, C. Weiler, M. M. Kligerman: Human pharmacokinetics of WR-2721. In: International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics, Band 12, Nummer 8, August 1986, S. 1501–1504, PMID 3019968.</ref><ref name="PMID2849123">L. M. Shaw, D. Glover, A. Turrisi, D. Q. Brown, H. S. Bonner, A. L. Norfleet, C. Weiler, J. H. Glick, M. M. Kligerman: Pharmacokinetics of WR-2721. In: Pharmacology & Therapeutics, Band 39, Nummer 1–3, 1988, S. 195–201, PMID 2849123. (Review).</ref><ref name="shaw1986">L. M. Shaw, H. S. Bonner, A. Turrisi, A. L. Norfleet, M. Kligermann: Measurement of S-2-(3-aminopropylamino)ethanethiol (WR-1065) in blood and tissues. In: Journal of Liquid Chromatography. Band 9, Nummer 4, 1986, S. 845–859. doi:10.1080/01483918608076673</ref><ref name="wilder" /> Nur etwa 4 % des Amifostin ist an Plasmaproteine gebunden.<ref name="hagers" />

Die kurze Plasmahalbwertszeit ergibt sich vor allem durch die schnelle Verstoffwechselung in WR-1065, das selbst eine Plasmahalbwertszeit von ungefähr 11 Minuten hat. WR-1065 wird von den Zellen schnell aufgenommen beziehungsweise weiter in ein Disulfid (WR-33278)<ref name="PMID1313234" /> metabolisiert.<ref name="wilder" /> Amifostin ist oral nicht verfügbar.<ref name="hagers" />

In präklinischen Studien wurde festgestellt, dass Amifostin selektiv nahezu alle gesunden Gewebe vor den zytotoxischen Auswirkungen einiger Chemotherapeutika, sowie der Strahlentherapie schützen kann. Der Anreicherungsfaktor von WR-1065 in gesundem Gewebe im Vergleich zu malignem Gewebe liegt bei etwa 100:1.<ref name="PMID6245795">J. M. Yuhas: Active versus passive absorption kinetics as the basis for selective protection of normal tissues by S-2-(3-aminopropylamino)-ethylphosphorothioic acid. In: Cancer Research Band 40, Nummer 5, Mai 1980, S. 1519–1524, PMID 6245795.</ref><ref name="PMID17602063" /> Es reichert sich vor allem in Knochenmark, Speicheldrüse, Nieren und Herz, sowie Leber und Dünndarmschleimhaut an.<ref name="PMID10348255">R. L. Capizzi: The preclinical basis for broad-spectrum selective cytoprotection of normal tissues from cytotoxic therapies by amifostine. In: Seminars in Oncology, Band 26, Nummer 2 Suppl 7, April 1999, S. 3–21, PMID 10348255. (Review).</ref> In Tiermodellen wird die Gewebe-Spitzenkonzentration innerhalb von 5 bis 15 Minuten erreicht. Über den Urin werden nur geringe Mengen Amifostin, im Bereich von 1 bis 4 % der injizierten Menge, ausgeschieden.<ref name="wilder" /><ref name="shaw1986" /><ref name="PMID2849123" />

Amifostin kann die Blut-Hirn-Schranke nicht passieren. Das in vielen Fällen bei der Radiotherapie dosislimitierende Zentralnervensystem wird deshalb von Amifostin nicht geschützt.<ref name="PMID6282111">J. L. Millar, T. J. McElwain, R. D. Clutterbuck, E. A. Wist: The modification of melphalan toxicity in tumor bearing mice by s-2-(3-aminopropylamino)- ethylphosphorothioic acid (WR 2721). In: American Journal of Clinical Oncology, Band 5, Nummer 3, Juni 1982, S. 321–328, PMID 6282111.</ref><ref name="PMID1257403">L. C. Washburn, J. J. Rafter, R. L. Hayes: Prediction of the effective radioprotective dose of WR-2721 in humans through an interspecies tissue distribution study. In: Radiation Research Band 66, Nummer 1, April 1976, S. 100–105, PMID 1257403.</ref><ref name="PMID17602063" />

Anwendung

Amifostin wird intravenös, meist als Kurzinfusion appliziert. Die übliche Dosis vor einer Chemotherapie beträgt 740 bis 900 mg/m² Körperoberfläche und vor einer Radiotherapie 250 bis 350 mg/m².<ref name="PMID11984063" /> Diese Wirkstoffmenge wird üblicherweise etwa eine halbe Stunde vor einer Radiatio als fünfzehnminütige Kurzinfusion verabreicht.<ref>Vorlage:Webarchiv Praxis-Depesche 15, 1999, nach: W. Wagner, A. Radmard, G. Mansour, K. Schonekas, S. Zaknoen: Vorlage:Webarchiv In: 1999 ASCO Annual Meeting Meeting Abstract #2348</ref>

Seit 1995 ist es in Deutschland und den Vereinigten Staaten zur Nieren-, Blut- und Nerven-Protektion mittels intravenöser Applizierung zugelassen. Seit 1999 ist es auch für die Behandlung und Prävention einer Mundtrockenheit zugelassen.<ref name="wilder" /><ref name="PMID11984063" /> Amifostin ist der erste zugelassene Radioprotektor.<ref name="PMID17602063" />

Die präventive Anwendung von Amifostin in der Raumfahrt, als Radioprotektor gegen die durch Sonneneruptionen (solar particle events, SPE) hervorgerufenen Strahlenbelastungen, wird diskutiert.<ref name="PMID18619123">J. Langell, R. Jennings, J. Clark, J. B. Ward: Pharmacological agents for the prevention and treatment of toxic radiation exposure in spaceflight. In: Aviation, Space, and Environmental Medicine, Band 79, Nummer 7, Juli 2008, S. 651–660, PMID 18619123. (Review).</ref>

Im Modellorganismus Farbratte konnten durch ionisierende Strahlung verursachte Nephropathien durch die Inhibierung des oxidativen Stresses deutlich reduziert werden.<ref name="PMID21347716">R. Cosar, V. Yurut-Caloglu, S. Eskiocak, A. Ozen, S. Altaner, K. Ibis, N. Turan, B. Denizli, C. Uzal, M. Saynak, S. Parlar, M. Caloglu, B. Uregen, Z. Kocak: Radiation-induced chronic oxidative renal damage can be reduced by amifostine. In: Medical Oncology [elektronische Veröffentlichung vor dem Druck] Februar 2011, doi:10.1007/s12032-011-9870-7. PMID 21347716.</ref>

Nebenwirkungen

Zu den schwerwiegenden sehr häufigen Nebenwirkungen nach der Infusion von Amifostin gehört die arterielle Hypotonie. In einer Studie mit hochdosiertem Amifostin (910 mg/m²) bei Ovarialkarzinom wurde eine vorübergehende Hypotonie bei 62 % der Patienten beobachtet. Die Hypotonie begann im Mittel 14 Minuten nach dem Start der 15-minütigen Infusion und dauerte im Durchschnitt 6 Minuten an. In einigen Fällen führte dies zum Abbruch der Infusion. In allen Fällen kam der Blutdruck nach 5 bis 15 Minuten wieder auf normale Werte. Weniger als 3 % der Patienten brachen wegen dieser Nebenwirkung die supportive Behandlung mit Amifostin ab. In einer Studie mit Patienten mit Kopf-Hals-Karzinomen betrug die Amifostin-Dosis 200 mg/m², die vor einer Radiatio verabreicht wurden. In dieser Studie wurde die Hypotonie bei 15 % der Patienten beobachtet.<ref name="rxlist">Ethyol bei RxList.com, vom 18. August 2008.</ref>

Übelkeit und Erbrechen gehört ebenfalls zu den häufigeren Nebenwirkungen, bei etwa 10 % der Patienten. Hypokalzämie ist gelegentlich, bei etwa 1 % aller Patienten, zu beobachten. Selten sind die meist als Ausprägung einer Arzneimittelallergie auftretenden Nebenwirkungen wie Stevens-Johnson-Syndrom, Lyell-Syndrom (toxische epidermale Nekrolyse), Erythrodermie als Folge eines Arzneimittelexanthem, Fieber, Schüttelfrost, Niesen, Somnolenz und Schluckauf und Anaphylaxie. Das Bewusstsein wird nur selten verloren.<ref name="rxlist" />

Gegenanzeigen (Kontraindikationen)

Patienten mit arterieller Hypotonie sollten kein Amifostin erhalten, ebenso Patienten mit allergischen Reaktionen auf Amifostin.<ref name="rxlist" />

Entwicklungsgeschichte

Datei:Amifostin Synthesis 01.svg
Ein Syntheseweg für Amifostin.<ref name="hagers" /><ref name="PMID5783596">J. R. Piper, C. R. Stringfellow, R. D. Elliott, T. P. Johnston: S-2-(omega-aminoalkylamino)ethyl dihydrogen phosphorothioates and related compounds as potential antiradiation agents. In: Journal of Medicinal Chemistry Band 12, Nummer 2, März 1969, S. 236–243, PMID 5783596.</ref>

1948 machte eine Arbeitsgruppe um den US-amerikanischen Radiologen Harvey Milton Patt (1918–1982)<ref>S. Wolff: Harvey Milton Patt, Radiology; Physiology: San Francisco. Abgerufen am 29. April 2011</ref> die Entdeckung, dass die Aminosäure Cystein eine radioprotektive Wirkung<ref name="PMID17811258">H. M. Patt, E. B. Tyree, R. L. Straube, D. E. Smith: Cysteine Protection against X Irradiation. In: Science Band 110, Nummer 2852, August 1949, S. 213–214, doi:10.1126/science.110.2852.213. PMID 17811258.</ref> hat.<ref name="howell1991">W. McCulloch, B. Scheffler, P. Schein: WR-2721 (ETHYOL): Reduction in Toxicity of Anticancer Therapy Without Loss of Efficacy. S. B. Howell (Hrsg.): Platinum and other metal coordination compounds in cancer chemotherapy. Verlag Springer, 1991, ISBN 0-306-44027-X, S. 509–516 Vorlage:Google Buch</ref> Dies war die Basis für die Entwicklung von WR-2721. Später wurde dann die Theorie aufgestellt, dass der Wirkmechanismus im Wesentlichen von der Thiol-Gruppe bestimmt wird, die sowohl freie Radikale als auch verschiedene Alkylantien binden kann.<ref name="PMID14385034">P. Alexander, Z. M. Bacq, S. F. Cousens, M. Fox, A. Herve, J. Lazar: Mode of action of some substances which protect against the lethal effects of x-rays. In: Radiation research Band 2, Nummer 4, Juni 1955, S. 392–415, PMID 14385034.</ref><ref name="PMID14207236">Z. M. Bacq, P. Alexander: Importance for radio-protection of the reaction of cell to sulphydyrl and disulphide compounds. In: Nature, Band 203, Juli 1964, S. 162–164, PMID 14207236.</ref> WR-2721 wurde gegen Ende der 1950er Jahre am Walter-Reed-Militärkrankenhaus im Rahmen eines geheimen Forschungsprojektes der US Army entwickelt (U.S. Army Anti-Radiation Drug Development Program).<ref name="PMID17602063" /><ref name="PMID5765464">J. M. Yuhas, J. B. Storer: Differential chemoprotection of normal and malignant tissues. In: Journal of the National Cancer Institute Band 42, Nummer 2, Februar 1969, S. 331–335, PMID 5765464.</ref> Daher auch der Code WR-2721 für Walter Reed 2721. Ziel des Projektes war die Entwicklung eines Radioprotektors zum Schutz von Soldaten in einem Atomkrieg. WR-2721 zeigte in einem Screening von über 4400 untersuchten Substanzen die höchste radioprotektive Wirkung, bei gleichzeitig hoher therapeutischer Breite und guter Verträglichkeit.<ref name="PMID10027198">R. L. Capizzi: Clinical status and optimal use of amifostine. In: Oncology Band 13, Nummer 1, Januar 1999, S. 47–59, PMID 10027198. (Review).</ref><ref name="PMID11201306">D. J. Grdina, Y. Kataoka, J. S. Murley: Amifostine: mechanisms of action underlying cytoprotection and chemoprevention. In: Drug metabolism and drug interactions Band 16, Nummer 4, 2000, S. 237–279, PMID 11201306.</ref><ref>D. E. Davidson, M. M. Grenan, T. R. Sweeney: Biological characteristics of some improved radioprotectors. In: L. W. Brady (Herausgeber): Radiation Sensitizers, Their use in the Clinical Management of Cancer. Band 5 von Cancer Management Masson, 1980, ISBN 0-89352-112-4, S. 309–320.</ref><ref name="wilder">D. W. Wilder: Amifostin in subkutaner Anwendung bei Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren. Dissertation, Universität Tübingen, 2006 Vorlage:URN</ref> WR-2721 wurde nach seiner Entwicklung nicht für den ursprünglich vorgesehenen Zweck eingesetzt. Der Hauptgrund dafür war, dass WR-2721 nicht oral wirksam ist und deshalb von den Soldaten selbst intravenös hätte appliziert werden müssen.<ref name="howell1991" />

Fertigarzneimittel

  • Ethyol (D)

Literatur

Weblinks

Einzelnachweise

<references />

Vorlage:Gesundheitshinweis