International Publication Number WO 2023/035045 A1
The present invention provides diagnostic and/or prognostic markers indicative of liver fat, fatty liver diseases (e.g. non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) and/or hepatocellular cancer deriving from liver fat.)

Projekt im Forschungsportal ansehen

Arzneistoffe wirken nicht bei allen Menschen gleich. Die Wirkung ist das Ergebnis zahlreicher, meist sehr komplexer Vorgänge im Organismus, die durch eine hohe intra- und interindividuelle Variabilität der Pharmakokinetik und Pharmakodynamik gekennzeichnet sind. Aber auch eine unterschiedliche Compliance kann die Effektivität einer Pharmakotherapie beeinflussen. Als TDM bezeichnet man die Überwachung der Serum-, Plasma- oder Blutkonzentration therapeutisch eingesetzter Pharmaka. Durch TDM können medikamentöse Therapien verschiedener Erkrankungen sowohl zur Verbesserung des therapeutischen Effekts als auch zur Verringerung von Nebenwirkungen und auch zur Verbesserung der Compliance optimiert werden. Indikationen für TDM sind ein ungenügendes Ansprechen auf ein Arzneimittel oder ausgeprägte Nebenwirkungen trotz klinisch üblicher Dosis, die Kombination von Medikamenten mit Interaktionspotential, die Behandlung von Risikopatienten (z.B. immunsupprimierte Patienten, Intensiv-Patienten, Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion, Patienten mit langfristiger Therapiebedürftigkeit, Patienten mit Begleiterkrankungen oder genetischen Besonderheiten) sowie der Verdacht auf Non-Compliance des Patienten. Ziel des Projekts ist es, durch kontinuierliche Auswertung von eigenen Mess- und Literaturdaten die Reliabilität therapeutischer und toxischer Bereiche von Arzneistoffblutspiegeln bezüglich ihrer Aussagekraft zu Therapieeffekten und Nebenwirkungen zu evaluieren und zu optimieren.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Homoarginin (HA) ist eine nicht essentielle kationische Aminosäure, die aus Lysin gebildet wird und ähnliche Eigenschaften wie Arginin zeigt, z.B. kann HA ein alternatives Substrat der NO-Synthase sein.
HA konnte mittlerweile in epidemiologischen Untersuchungen als neuer Biomarker für kardiovaskuläres und cerebrovaskuläres Outcome identifiziert werden. Neueren Erkenntnissen zufolge wird HA durch das Enzym L-Arginin:Glycin Amidinotransferase (AGAT) gebildet. Die länger bekannte Funktion der AGAT ist die Synthese von Guanidinacetat, ein Intermediärprodukt der Kreatin-Synthese. AGAT transportiert die Guanidinogruppe des Arginins nicht nur zu Glycin, sondern auch zu L-Lysin und führt damit zur Bildung von HA.
Erhöhte HA-Konzentrationen im Blut sind offenbar mit einer kardioprotektiven Wirkung verbunden, möglicherweise über eine Hemmung der Arginase durch HA und dadurch konsekutiv eine Steigerung der NO-Synthase.
Das Ziel dieses Projekts ist die Integrierung des Parameters HA in ein bereits etabliertes Messverfahren der strukturähnlichen Substanzen Arginin, asymmetrisches Dimethylarginin (ADMA) und symmetrisches Dimethylarginin (SDMA) mit LC-MS/MS. Mittels dieses erweiterten Messverfahrens soll in tierexperimentellen und klinischen Proben der Einfluss von HA auf kardiovaskuläre Erkrankungen in Zusammenhang mit den anderen Parametern untersucht werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Homoarginin ist eine nicht proteinbildende, aber endogen vorkommende Aminosäure im Menschen. Sie ist ein Strukturanalogon der halbessentiellen Aminosäure Arginin, wobei sie sich in einer zusätzlichen Methylengruppe in der Kohlenstoffhauptkette des Moleküls von Arginin unterscheidet. Homoarginin könnte ein unabhängiger Risikoprädiktor für kardiovaskuläre Erkrankungen sein, wobei niedrige Blutspiegel mit einem erhöhten Risiko assoziiert sind. Der Mechanismus, der zu dieser Risikoerhöhung führt, ist zur Zeit noch nicht klar identifiziert. Während die biologische Synthese von Homoarginin hauptsächlich über das Enzyms AGAT verläuft, ist über den Abbau und die Ausscheidung von Homoarginin nur wenig bekannt. Homoarginin ist ein Substrat des Enzyms AGXT-2, wobei der Metabolit 6-Guanidino-2-oxo-capronsäure (GOCA) gebildet wird. Um diesen Abbauweg charakterisieren zu können, wird im Institut für Klinische Pharmakologie ein Messverfahren zur Bestimmung von GOCA in Blutplasma entwickelt. Wegen der zu erwartenden niedrigen Konzentrationen wird das besonders selektive und sensitive LC-MS/MS Verfahren benutzt. Zur Entwicklung und Kalibrierung des Verfahrens muss authentisches GOCA chemisch synthetisiert werden. Ebenso wird isotopenmarkiertes GOCA als interner Standard synthetisiert. Das Verfahren soll gegebenenfalls auf andere Matrices als Blutplasma (z.B. Gewebe oder Zellkulturen) und auf andere Spezies erweitert werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Erhöhte Konzentrationen von asymmetrischem Dimethylarginin (ADMA) sind mit diversen kardiovaskulären Krankheitsbildern assoziiert. Der Abbau von ADMA erfolgt im Organismus über enzymatische Hydrolyse zu Citrullin und Dimethylamin über das Enzym DDAH, durch direkte renale Exkretion oder über die noch wenig untersuchte Transaminierung zu Alpha-keto-delta-(NG,NG-dimethylguanidino)valeriansäure (DMGV) über das Enzym AGXT2. Um diese enzymatische Transaminierung von ADMA zu untersuchen und seinen Einfluss auf ADMA Konzentrationen und damit auf das kardiovaskuläre Erkrankungsrisiko zu bestimmen, ist eine quantitative Bestimmungsmethode von DMGV in biologischen Matrices notwendig. Die quantitative Bestimmung von DMGV in biologischen Matrices soll mittels LC-MS/MS erfolgen. Dabei muss aufgrund der sehr ähnlichen Molekülstrukturen und damit ähnlichen massenspektrometrischen Eigenschaften eine ausreichende chromatographische Trennung von DMGV und ADMA erreicht werden. Da DMGV und ein isotopenmarkierter interner Standard nicht kommerziell erhältlich sind, ist eine chemische Synthese dieser Substanzen für die Kalibrierung und den stabilen Messbetrieb notwendig. Die Methodenentwicklung und Validierung erfolgt zunächst für Plasma und Urin. Anschließend soll das Verfahren auf andere Matrices wie Zellkulturmedium und Gewebeproben erweitert werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Isavuconazol (Cresemba®) ist ein Triazol-Antimykotikum zur Behandlung von invasiver Aspergillose und Mukormykose [1]. Zur Unterstützung einer sicheren und effektiven Behandlung im Rahmen des Therapeutischen Drug Monitorings (TDM) steht im Institut für Klinische Pharmakologie der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg ein Messverfahren zur Bestimmung von Isavuconazol in Patientenplasma mittles HPLC und Fluoreszenz-Detektion zur Verfügung. Ziel dieses Projekts ist es, dieses Verfahren für die Bestimmung von Isavuconazol aus getrockneten Bluttropfen (Dried Blood Spots, DBS) zu erweitern und anzupassen [2]. DBS als Probenmedium hat gegenüber Blutplasma Vorteile: die weniger invasive Probennahme sowie das geringe Blutvolumen sind für das TDM gerade bei Neugeborenen, Säuglingen, Kindern und ambulanten Patienten geeignet. Auch eine einfache Versendbarkeit der Proben ist möglich. Nachteilig sind die Abhängigkeit der Messergebnisse vom Hämatokrit des Patientenbluts. Weiterhin gelten die therapeutischen Zielwerte von Isavuconazol für Blutplasma, während DBS-Werte auf Vollblut beruhen. Ein Teil des Projekts ist daher die Erstellung einer validen Umrechnungsformel von den DBS-Messwerten auf Blutplasma. Dazu werden Blutplasmaproben und korrespondierende DBS von einer größeren Zahl von Intensivpatienten untersucht werden, um die Berechnungsformel zu etablieren und die DBS-Analytik im TDM nutzbar zu machen.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Die nichtalkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD: non-alcoholic fatty liver disease), heute auch als metabolische Fettleber bezeichnet, ist mittlerweile die häufigste Form der Lebererkrankung in der westlichen Welt. Fast 90% der übergewichtigen Diabetiker sind davon betroffen. Sie umfasst zum einen die nichtalkoholische Fettleber (NAFL) sowie die nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH). Pathologisch erhöhte Werte von Aspartat-Aminotransferase (ASAT) und/oder Alanin-Aminotransferase (ALAT) und die Ultraschalluntersuchung liefern Hinweise auf eine Leberverfettung. Bei milder Steatose beträgt der positive Vorhersagewert der Ultraschalluntersuchung maximal 67%. Der NAFLD-Fibrosis-Score berücksichtigt die Parameter Alter, Body-mass-Index, Diabetes, ASAT, ALAT, Thrombozyten und Albumin und weist einen positiven beziehungsweise negativen Vorhersagewert von 82-90 % und 88-93 % auf. Die Leberbiopsie ist der Goldstandard der Diagnostik. Ihr Einsatz sollte jedoch aufgrund der seltenen, aber lebensbedrohenden Komplikationen wie Blutungen sorgfältig abgewogen werden. Bildgebung mit Ultraschall, CT oder MRT sind in Abhängigkeit vom Ausmaß des Leberfetts durchaus präzise, aber zeitaufwändig und kostenspielig. Der Fettleberindex (FLI) wurde von Bodegni 2006 eingeführt um die Diagnostik zu verbessern und umfasst 4 Parameter: BodyMassIndex (BMI), Taillenumfang, Triglyzeride und Gamma-Glutamyl-Transferase (GGT). Kliniker würden jedoch einen einfachen Bluttest ähnlich zu NT-pro-BNP bei der Herzinsuffizienz bevorzugen. Wir haben in zwei klinischen Studien zeigen können, dass Symmetric DimethylGuanidino Valeric acid (SDGV) ein Parameter sein könnte, der diese Aufgabe bei der MAFLD erfüllen könnte. Dieses soll in weiteren Studien evaluiert werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Im klinischen Umfeld wird heutzutage die Nierenfunktion anhand des Serum-Kreatinin-Spiegels (z.B. nach der Formel von Cockroft und Gault) abgeschätzt. Kreatinin wird hauptsächlich im Muskelgewebe in weitgehend gleichmäßiger Rate gebildet und über die Nieren ausgeschieden. Allerdings kann durch unterschiedliche Muskelmassen der verschiedenen Patienten, durch Nahrungs- und Arzneimitteleinflüsse und durch exzessive körperliche Belastung der Kreatininspiegel und damit die Nierenfunktionsabschätzung verfälscht werden. Symmetrisches Dimethylarginin (SDMA) ist ein potentiell besser geeigneter Parameter zur Abschätzung der Nierenfunktion als Kreatinin. SDMA wird im Körper im Verlauf der Proteinsynthese durch Methylierungsprozesse an in Proteine gebundene Argininreste gebildet. Beim Proteinabbau werden diese methylierten Argininreste in Form von SDMA freigesetzt. SDMA wird nicht enzymatisch abgebaut sondern wird ausschließlich über die Niere eliminiert. Da SDMA keine weitere Quelle als die Proteinmethylierung besitzt, wird es in sehr gleichmäßiger Rate gebildet. Zur Abschätzung der Nierenfunktion wird die SDMA Blutplasmakonzentration mithilfe von Flüssigchromatographie und Tandem-Massenspektrometrie bestimmt. Im Rahmen dieses Projekts soll die Eignung von SDMA als Nierenfunktionsparameter an verschiedenen Patientengruppen evaluiert werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Zur Prophylaxe schwerer Krankheitsverläufe nach Infektionen mit dem SARS-CoV-2 Virus wurde das Medikament Paxlovid® von der European Medicines Agency (EMA) zugelassen. Es besteht aus dem Virus-Protease Inhibitor Nirmatrelvir und dem bekanntem HIV-Wirkstoff Ritonavir, die in getrennten Tabletten 2 × täglich über 5 Tage verabreicht werden. Ritonavir dient in diesem Behandlungsschema als Enzyminhibitor, um den vorschnellen Abbau von Nirmatrelvir, dem eigentlich aktiven Agens, zu verhindern. Diese Enzymhemmung kann allerdings zu klinisch schwerwiegenden Wechselwirkungen mit einer Vielzahl von anderen Medikamenten führen. Weiterhin ist in Patienten mit moderater Einschränkung der Nierenfunktion eine Dosisanpassung von Nirmatrelvir erforderlich, während Paxlovid® bei Patienten mit schwerer Niereninsuffizienz kontraindiziert ist [1]. Diese Einschränkungen schließen aber gerade die Patientengruppen von der Therapie aus, die ein besonders hohes Risiko der Entwicklung schwerer Krankheitsverläufe aufweisen und von der Therapie besonders profitieren würden.
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines für das Therapeutische Drug Monitoring (TDM) geeigneten Messverfahren zur simultanen Bestimmung von Nirmatrelvir und Ritonavir in Patientenplasma [2]. Anschließend soll mit diesem Verfahren die Therapie von mit SARS-CoV-2 infizierten Patienten, insbesondere solchen mit Risikofaktoren für einen schweren Krankheitsverlauf, überwacht werden, um die Sicherheit und Effektivität der Behandlung zu optimieren.

1. Paxlovid | European Medicines Agency, 2022, https://www.ema.europa.eu/en/medicines/human/EPAR/paxlovid, accessed 4 May 2022.
2. J. Martens-Lobenhoffer, C.R. Böger, J. Kielstein, S.M. Bode-Böger, Simultaneous quantification of nirmatrelvir and ritonavir by LC-MS/MS in patients treated for COVID-19, J. Chromatogr. B Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. 1212 (2022) 123510.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Upadacitinib (Rinvoq®) ist zur Behandlung der mittelschweren bis schweren aktiven rheumatoiden Arthritis (RA) bei Erwachsenen zugelassen, die auf ein oder mehrere krankheitsmodifizierende Antirheumatika (Disease-modifying antirheumatic drugs, DMARD) unzureichend angesprochen oder diese nicht vertragen haben. Das Arzneimittel kann als Monotherapie oder in Kombination mit Methotrexat (MTX) angewendet werden.
Upadacitinib ist ein selektiver und reversibler Januskinasen(JAK)-Inhibitor (insbesondere von JAK1). Die JAK sind rezeptorassoziierte, intrazelluläre Enzyme, die an der Signalweiterleitung der Zytokine und Wachstumsfaktoren beteiligt sind, die viele zelluläre Prozesse wie u. a. Entzündungsreaktionen, Hämatopoese und Immunüberwachung steuern. Dadurch wirkt Upadacitinib immunsuppressiv und entzündungshemmend.
Upadacitinib bietet gegenüber den verfügbaren bDMARD den Vorteil der oralen Gabe, scheint aber genauso häufig schwere Infektionen als Nebenwirkung hervorzurufen.
Die Behandlung führt zu einem Anstieg der Lipidwerte (Gesamtcholesterin, LDL und HDL), die Auswirkung auf kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität ist derzeit unklar, insbesondere weil Patienten mit RA ein erhöhtes Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen aufweisen. Bei Patienten, die mit Upadacitinib behandelt werden, sollten daher im Rahmen der Routinebehandlung Risikofaktoren (z. B. Hypertonie, Hyperlipidämie) bedacht werden.Die Behandlung mit Upadacitinib kann zu einer Verschlimmerung einer bestehenden Infektion führen oder die Wahrscheinlichkeit für eine Infektion erhöhen. Die Langzeitsicherheit von Upadacitinib kann derzeit nicht abschließend bewertet werden.Da bisher nicht klinisch untersucht wurde, inwiefern die Plasmaspiegel mit der Therapieeffizienz und den unerwünschten Wirkungen zusammenhängen, soll im Rahmen dieser Studie ein Messverfahren zur Quantifizierung von Upadacitinib in Humanplasma entwickelt werden. Aufgrund der niedrigen zu erwartenden Plasmaspiegel (im unteren ng/ml Bereich) wird die Methodik der LC-MS/MS mit ihrer hohen Sensitivität und Selektivität zur Anwendung gebracht. Nach erfolgter Entwicklung und Validierung der Methode soll diese zur Therapieunterstützung (Therapeutisches Drug Monitoring, TDM) an Patienten mit rheumatoider Arthritis zur Anwendung kommen. Die Ergebnisse der Messungen sollen mit o.g. weiteren klinischen Parametern, die routinemäßig an diesen Patienten erhoben werden, korreliert werden, um Beziehungen zwischen Plasmaspiegel, Therapieeffizienz und unerwünschten Wirkungen identifizieren zu können.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Akutes Leberversagen bei Patienten mit chronischem Leberversagen ist charakterisiert durch akute Dekompensation, Multiorganversagen und einem hohen Mortalitätsrisiko. Systemische Inflammation ist pathophysiologisch als der Hauptmechanismus anzusehen. Eine Lebertransplantation wäre die zielführende Therapie, andere Behandlungsoptionen sind aufgrund mangelnder Organverfügbarkeit daher dringend wünschenswert. DIALIVE (Yaqrit Limited, London, UK) ist ein neues extrakorporales Leberdialysegerät mit dem Ziel dysfunktionales Albumin und andere Pathogene, die eine Inflammation triggern, auszutauschen. Im Rahmen einer multizentrischen, randomisierten und kontrollierten Studie wurde DIALIVE versus Standardtherapie untersucht. Als Parameter für eine systemische Inflammation soll u.a. asymmetrisches Dimethylarginin bestimmt werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Vancomycin und Meropenem werden häufig als empirische Therapie der zerebralen Ventrikulitis eingesetzt. Die Penetration der beiden Substanzen in den Liquor ist jedoch sehr variabel und subtherapeutische Konzentrationen sind möglich. Fosfomycin wäre eine mögliche Kombinationstherapie, aber die Datenlage ist bislang sehr spärlich. Deshalb wird in einer Beobachtungsstudie in Kooperation mit der Intensivmedizin des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf ein therapeutisches Drug Monitoring in Serum und Liquor von Fosfomycin von Patienten durchgeführt, die eine kontinuierliche Infusion von 1 g /Stunde Fosfomycin für die Therapie einer nosokomialen Ventrikulitis mit entsprechenden Dosisanpassungen erhalten. Die pharmakokinetischen Parameter werden erfasst.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Isavuconazol (Cresemba®) ist ein Triazol-Antimykotikum zur Behandlung von invasiver Aspergillose und Mukormykose [1]. Zur Unterstützung einer sicheren und effektiven Behandlung im Rahmen des Therapeutischen Drug Monitorings (TDM) steht im Institut für Klinische Pharmakologie der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg ein Messverfahren zur Bestimmung von Isavuconazol in Patientenplasma mittles HPLC und Fluoreszenz-Detektion zur Verfügung. Ziel dieses Projekts ist es, dieses Verfahren für die Bestimmung von Isavuconazol aus getrockneten Bluttropfen (Dried Blood Spots, DBS) zu erweitern und anzupassen [2]. DBS als Probenmedium hat gegenüber Blutplasma Vorteile: die weniger invasive Probennahme sowie das geringe Blutvolumen sind für das TDM gerade bei Neugeborenen, Säuglingen, Kindern und ambulanten Patienten geeignet. Auch eine einfache Versendbarkeit der Proben ist möglich. Nachteilig sind die Abhängigkeit der Messergebnisse vom Hämatokrit des Patientenbluts. Weiterhin gelten die therapeutischen Zielwerte von Isavuconazol für Blutplasma, während DBS-Werte auf Vollblut beruhen. Ein Teil des Projekts ist daher die Erstellung einer validen Umrechnungsformel von den DBS-Messwerten auf Blutplasma. Dazu müssen Blutplasmaproben und korrespondierende DBS von einer größeren Zahl von Patienten untersucht werden, um die Berechnungsformel zu etablieren und die DBS-Analytik im TDM nutzbar zu machen.

1. Natesan SK, Chandrasekar PH. Isavuconazole for the treatment of invasive aspergillosis and mucormycosis: Current evidence, safety, efficacy, and clinical recommendations. Infect Drug Resist 2016;9:291-300.
2. van der Elst KCM, Span LFR, van Hateren K, et al. Dried blood spot analysis suitable for therapeutic drug monitoring of voriconazole, fluconazole, and posaconazole. Antimicrobial Agents and Chemotherapy 2013;57(10):4999-5004.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Die Chemikalie Bisphenol A dient als Ausgangsstoff für die Synthese vieler polymerer Kunststoffe und ist darüber hinaus als Zusatzstoff in Weichmachern und als Beschichtung von Thermodruckerpapier von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung. Diese weitreichenden Anwendungen führen dazu, dass Bisphenol A in erheblichem Ausmaß in die Umwelt und, z.B. über die Nahrung, auch an Menschen abgegeben wird. Bisphenol A hat in Mensch und Tier hormonähnliche Wirkung und steht im Verdacht, zu Krankheiten wie Diabetes Mellitus, Adipositas, Störungen der Schilddrüsenfunktion und Infertilität beizutragen. Ziel dieses Projekts ist es, eine sensitive und selektive Messmethode für Bisphenol A in humanen Blutplasmaproben zur entwickeln. Dabei ist geplant, als Analysenmethodik Flüssigchromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie gekoppelt (LC-MS/MS) zur Anwendung zu bringen. Die gewonnenen Messwerte sollen mit anderen Risikofaktoren, z.B. für kardiovaskuläre Erkrankungen, korreliert werden, um das Gesundheitsrisiko von Bisphenol A besser abschätzen zu können.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Ceftazidim ist ein Antibiotikum aus der Klasse der Cefalosporine mit Aktivität gegen Gram-negative Pathogene wie Pseudomonas Aeruginosa, das häufig zur Behandlung schwerer Infektionen auf Intensivstationen angewendet wird. Zur Überwindung von Resistenzen aufgrund von gesteigerter ß-Laktamase-Aktivität wird es häufig mit einem ß-Laktamase-Inhibitor kombiniert. Der neu entwickelte Non-ß-Laktam-ß-Laktamase Inhibitor Avibactam zeichnet sich durch Aktivität gegen ein besonders breites Spektrum von ß-Laktamasen aus und kann damit Antibiotikaaktivität gegen vielfach resistente Keime wiederherstellen. Eine feste Kombination aus Ceftazidim und Avibactam wird unter dem Markennamen Zavizefta® in Europa vermarktet. Zur Therapieunterstützung (Therapeutisches Drug Monitoring, TDM) bei Intensivpatienten soll ein Verfahren zur simultanen Messung von Ceftazidim und Avibactam in Blutplasma entwickelt und validiert werden. Zur Erreichung hoher Sensitivität und Selektivität wird dabei ein LC-MS/MS Verfahren angestrebt. Ein generelles Problem bei der Analytik von Ceftazidim und Avibactam ist die begrenzte Haltbarkeit der Substanzen in Blutplasma bei Raumtemperatur. Probenversand und Lagerung von Plasmaproben muss daher in gefrorenem Zustand erfolgen. Aufgrund von erfahrungsgemäß besserer Haltbarkeit von instabilen Analyten in Trockenblut (Dried blood spots, DBS) soll das Messverfahren auch auf diese Matrix ausgeweitet werden und die Haltbarkeit in verschiedenen Matrices unter verschiedenen Bedingungen charakterisiert werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Remdesivir (Veklury®, Gilead Sciences) wird zur Zeit in klinischen Studien auf seine Wirksamkeit gegen das Krankheitsbild COVID-19, ausgelöst durch den neuartigen Coronavirustyp SARS-CoV-2, untersucht [1]. Zur Unterstützung der Therapie derartig behandelter Patienten soll eine Messmethode zur Quantifizierung von Remdesivir und seinem aktiven Metaboliten GS-441524 entwickelt werden. Aufgrund der niedrigen zu erwartenden Konzentrationen im Blutplasma von Patienten wird eine Bestimmung mittels Flüssigchromatographie-tandem Massenspektrometrie (LC-MS/MS) angestrebt. Da Remdesivir als Prodrug angesehen werden kann und eine sehr kurze Halbwertszeit im Blutplasma aufweist (ca. 0,8h [2]), liegt das Hauptaugenmerk bei der Methodenentwicklung auf dem aktiven Metaboliten GS-441524. Nach Validierung der Methode soll diese routinemäßig für das therapeutische Drug Monitoring (TDM) bei behandelten Patienten zur Verfügung stehen.

1. Hashemian SM, Farhadi T, Velayati AA. A Review on Remdesivir: A Possible Promising Agent for the Treatment of COVID-19. Drug Des Devel Ther 2020;14:3215-22.

2. Alvarez J-C, Moine P, Etting I, Annane D, Larabi IA. Quantification of plasma remdesivir and its metabolite GS-441524 using liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry. Application to a Covid-19 treated patient. Clin Chem Lab Med 2020;58:1461-8.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Bei ca. 25 % aller ischämischen Schlaganfälle bleibt trotz intensiver Diagnostik die Ätiologie unerklärt. 2014 wurde der Begriff des embolischen Schlaganfalls unklarer Genese (ESUS) eingeführt. Ein Teil dieses ESUS beruht auf einem verborgenen paroxysmalen Vorhofflimmern. Vorherige Arbeiten zeigten, dass Marker der endothelialen Dysfunktion mit VHF assoziiert sein können. Ziel der Untersuchungen ist es, Dimethylarginin und Arginin als biochemische Marker der endothelialen Dysfunktion bei Patienten mit ESUS, solchen mit nachweislich VHF-assoziiertem Schlaganfall sowie solchen mit mikro-/ makroangiopathisch bedingtem Schlaganfall zu vergleichen.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Ceftolozan ist ein neueres Antibiotikum aus der Klasse der Cephalosporine. Es wird in Deutschland als Kombinationspräparat zusammen mit dem ß-Lactamaseinhibitor Tazobactam unter dem Namen Zerbaxa® für die parenterale Anwendung vertrieben. Es ist zur Zeit zugelassen für die Behandlung komplizierter intraabdominaler Infektionen, akuter Pyelonephritis und komplizierter Harnwegsinfektionen. Daten zur Dosierung bei Patienten mit schwerer Nieren- und Leberinsuffizienz, wie sie auf Intensivstationen häufig vorliegen, fehlen. Deshalb soll eine spezifische Messmethode mittels LC-MS-MS zur quantitativen Bestimmung von Ceftolozan etabliert und validiert werden, nämlich die quantitative Bestimmung von Ceftolozan in Dried Blood Spots aus Vollblut. Für den Blood-Spot-Test sind lediglich 15 µl Blut ausreichend, welche auf spezielle Karten aufgebracht werden. Im Gegensatz zu den derzeit gebräuchlichsten therapeutischen Medikamenten-Monitorings mittels HPLC ist beim Blood-Spot-Test weder ein Zentrifugeneinsatz noch eine Kühlung nötig, so dass der bislang recht kostenträchtige Versand entfallen könnte.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Ceftazidim steht in Kombination mit dem Beta-Lactamase-Inhibitor Avibactam als neues Cephalosporin-Antibiotikum zur Behandlung komplizierter intraabdomineller Infektionen, komplizierter Harnwegsinfektionen einschließlich Pyelonephritis und Behandlung nosokomialer und beatmungsassoziierter Pneumonien seit Februar 2017 dem deutschen Markt zur Verfügung. Diese Infektionen sind häufig und mit einem hohen Risiko einer schweren Sepsis behaftet, die nach wie vor eine Mortalität von 20 - 40% hat. Außerdem ist Zavicefta® auch indiziert für die Behandlung von Infektionen aufgrund aerober gramnegativer Erreger bei erwachsenen Patienten mit begrenzten Behandlungsoptionen.
Avibactam ist ein neuer Diazabicyclooctan non-b-lactam b-Lactamase-Inhibitor, der gegen Ambler class A und C, sowie einige class D b-Lactamasen aktiv ist (1).
Ceftazidim und Avibactam werden als fixe Kombination im Verhältnis von 4:1 in einer Standarddosis von 2,5 (2 g Ceftazidim und 0,5 g Avibactam) alle 8 Stunden intravenös über 2 Stunden infundiert. Die Elimination erfolgt überwiegend renal (1).
Antibiotische Substanzen können mit einer signifikanten Toxizität oder Arzneimittel-Interaktionen assoziiert sein, die zu Unter- oder Überdosierung und verschlechterten klinischen Outcome gerade bei Patienten auf der Intensivstation führen können.
Zur Unterstützung einer Therapie mit Ceftazidim-Avibactam (therapeutisches Drug Monitoring, TDM) soll eine Methode zur simultanen Bestimmung von Ceftazidim und Avibactam in Patientenplasma entwickelt werden. Um optimale Selektivität, Präzision und Richtigkeit des Messverfahrens zu erreichen, wird die Methodik der Flüssigchromatographie-tandem Massenspektrometrie (LC-MS/MS) in Verbindung mit isotopenmarkierten Analoga als interne Standards für beide Analyten herangezogen.

(1) Ehrmann DE, Jahic H, Ross PL et al. 2013. Kinetics of avibactam inhibition against class A, C, and D b-lactamases. J Biol Chem 288: 27960-27971

Projekt im Forschungsportal ansehen

Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) von Meropenem auf Intensivstationen ist wünschenswert um den gewünschten therapeutischen Effekt zu erzielen und Über- oder Unterdosierungen und somit Resistenzentwicklung zu vermeiden. Problematisch ist für Kliniken ohne entsprechendes Laborequipment die chemische Instabilität von Meropenem, die ein Versenden der Patientenproben auf Trockeneis notwendig macht. Messungen in dried blot spots haben den Vorteil leichter Probengewinnung und Versendung bei Raumtemperatur. Unser Ziel war es deshalb den praktikablen Einsatz von DBS für die Messanalytik von Meropenem zu untersuchen.
Es wird ein LC-MS/MS Messverfahren für Meropenem in DBS entwickelt und validiert. Besonderes Augenmerk soll auf den Stabilitätsmessungen liegen. Im Rahmen der Studie werden weiterhin DBS von kritisch kranken Patienten einer Intensivstation zusätzlich zur routinemäßigen Bestimmung von Meropenem aus Plasma untersucht.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Isavuconazol ist ein neueres Antimykotikum aus der Gruppe der Triazol-Antimykotika. Es ist zur Behandlung von systemischen Pilzinfektionen, insbesondere invasiver Aspergillose und Mukormykose, bei Erwachsenen zugelassen. Ein allgemein gültiger therapeutischer Bereich ist zur Zeit nicht angegeben, stattdessen sollte die Therapie anhand der Suszeptibilität der Pathogene gegenüber Isavuconazol individuell angepasst werden. Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) ist daher zur Erhöhung der Therapiesicherheit- und Effizienz zu empfehlen. Deshalb wird im Institut für Klinische Pharmakologie ein Messverfahren für Isavuconazol mittels HPLC und Fluoreszenzdetektion entwickelt und validiert. Nach erfolgreichem Abschluss der Validierung wird die Methode zur routinemäßigen Messung des Parameters in Patientenproben freigegeben.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Meropenem ist ein zur Klasse der Carbapeneme gehörendes Antibiotikum mit breitem Wirkungsspektrum und gutem Nutzen-zu-Risiko Verhältnis. Trotz des guten Sicherheitsprofils von Meropenem sind, insbesondere bei Intensivstationspatienten, Blutspiegelmessungen zur Therapieunterstützung (Therapeutic Drug Monitoring, TDM) aufgrund der großen Variabilität der Pharmakokinetik dringend empfohlen. Zur Zeit werden Meropenem Blutspiegel im Labor des Instituts für Klinische Pharmakologie mittels eines validierten HPLC Verfahrens mit UV-Absorptionsdetektor durchgeführt. Diese unspezifische Detektion kann, aufgrund der Vielzahl der applizierten Medikamente bei Intensivstationspatienten, zu Analysenstörungen führen, die eine quantitative Aussage erschweren. Um diese Probleme zu überwinden, soll ein spezifisches Analysenverfahren entwickelt werden. Die Detektion soll dann mittels Tandem Massenspektrometrie (MS/MS) erfolgen, die eine substantiell höhere Selektivität kennzeichnet. Des Weiteren soll durch Anwendung des HILIC Trennprinzips die chromatographische Trennung beschleunigt, die Probenaufbereitung vereinfacht und durch Benutzung eines isotopenmarkierten internen Standards die Präzision und Richtigkeit weiter verbessert werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz (nicht-dialysepflichtig) haben ein hohes Risiko von renalen und kardiovaskulären Ereignissen. Endogene Methylarginine - asymmetrisches Dimethylarginin (ADMA) und/oder symmetrisches Dimehylarginin (SDMA) - könnten pathophysiologisch zu diesem hohen renalen und kardiovaskulären Risiko beitragen. Bislang konzentrierte sich die epidemiologische Forschung auf dialysepflichtige Patienten mit durchaus widersprüchlichen Ergebnissen. Über die Bedeutung der Metabolite von ADMA und SDMA - acetyliertes ADMA (Ac-ADMA) und acetyliertes SDMA (ac-SDMA) - ist bislang nichts bekannt, obwohl diese auch bei Niereninsuffizienz kumulieren könnten. Deshalb werden die Plasmaspiegel von ADMA, SDMA sowie der acetylierten Metabolite mittels LC-MS-MS in Patienten mit Niereninsuffizienz Grad 2 bis 4 aus der CARE FOR HOMe Studie untersucht.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Colistin ist ein Lipopeptidantibiotikum das gegen multiresistente Gram-negative Bakterien wirksam ist. Es besteht aus den zwei Hauptkomponenten Colistin A (Polymyxin E1) und Colistin B (Polymyxin E2), die zusammen mehr als 85% der wirksamen Komponenten ausmachen. Ein Problem der Colistintherapie ist, dass verschiedene mikrobiologische Methoden zur Bestimmung der Sensitivität der Keime gegenüber Colistin unterschiedliche Ergebnisse liefern und so eine effektive Therapie erschweren. Um auszuschließen, dass sich Colistin A und B in den verschiedenen mikrobiologischen Nährmedien während des Untersuchungszeitraums zersetzen und damit das Ergebnis verfälschen, soll eine Messmethode mittels HPLC mit UV-Detektion zur Konzentrationsbestimmung von Colistin in diesen Nährmedien entwickelt werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Posaconazol ist ein neueres Antimykotikum aus der Familie der Triazole. Es wird zur Behandlung von schweren systemischen Pilzinfektionen und zur Infektionsprophylaxe bei immunsupprimierten Patienten eingesetzt.
Eine individuelle Dosisanpassung mit dem Ziel optimaler Wirkspiegel durch Blutspiegelbestimmung (Therapeutisches Drug Monitoring, TDM) ist gerade bei schwerkranken Patienten mit Begleitmedikation anzustreben.
Im Rahmen dieses Projekts soll deshalb eine Messmethode zur Bestimmung von Posacoanzol in Blutplasma entwickelt werden. Im Fokus stehen dabei eine einfache und schnelle Probenaufbereitung und die Quantifizierung mittels der robusten Techniken der HPLC-UV oder HPLC-Fluoreszenz Analytik. Des weiteren wird zur Effizienzsteigerung die gleichzeitige Bestimmung der verwandten Triazol-Antimykotika Voriconazol und Itraconazol zusammen mit dessen Metaboliten 9-Hydroxy-Itraconazol angestrebt. Das Verfahren wird entsprechend den Richtlininen der Bundesärztekammer (RiLiBäk) validiert und anschließend qualitätsgesichert in den Laborbetrieb eingeführt.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Eines der größten Probleme im Gesundheitswesen in der heutigen Zeit ist das immer häufigere Auftreten von Bakterien, die Resistenzen gegen eine ganze Bandbreite von Antibiotika besitzen. Die von diesen sogenannten multiresistenten Erregern hervorgerufenen Infektionen können zu erhöhter Mortalität oder einem längeren Klinikaufenthalt führen. Bereits seit längerem ist bekannt, dass ein ungerechtfertigter oder fehlerhafter Antibiotika-Einsatz zur Entwicklung neuer Resistenzen bei Bakterien führen kann. Vor allem in Krankenhäusern ist ein adäquater Antibiotika-Einsatz sehr wichtig, da die Patienten häufig unter schweren Grunderkrankungen leiden und ein erhöhtes Infektionsrisiko besteht. In der nächsten Zeit  ist nicht mit der Zulassung von völlig neuen Antibiotikaklassen zu rechnen, welche gegen multiresistente Problemkeime, wie beispielsweise Pseudomonas aeruginosa oder Enterobacteriaceae, wirksam sind, zu rechnen. Aus diesem Problemfeld heraus sind seit einigen Jahren spezielle Programme zur Optimierung der Verschreibungspraxis von Antibiotika im Krankenhausumfeld entwickelt worden. Diese sogenannten "Antibiotic Stewardship (ABS)"-Programme versuchen, durch den Einsatz eines interdisziplinären Teams die Antibiotikagabe an die gegebenen Bedingungen anzupassen und zu verbessern. 
Ziel des Projektes ist es, den Effekt einer wöchentlichen interdisziplinären Antibiotic Stewardship- (ABS)-Visite von einem Team aus Klinischen Pharmakologen, Medizinischen Mikrobiologen sowie urologischen Ärzten entsprechend §23 der Novelle des Infektionsschutzgesetzes (IfSG) auf die Verordnung von Antibiotika in Bezug auf Dosierungs-, Resistenz- und Kosteneffekte auf einer urologischen Erwachsenenstation zu erfassen. Die Daten sollen dahingehend ausgewertet werden, inwiefern mittels einer ABS Visite die Antiinfektivatherapie optimiert werden kann.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Ceftolozan ist ein neueres Antibiotikum aus der Klasse der Cephalosporine. Es wird in Deutschland als Kombinationspräparat zusammen mit dem ß-Lactamaseinhibitor Tazobactam unter dem Namen Zerbaxa® für die parenterale Anwendung vertrieben. Es ist zur Zeit zugelassen für die Behandlung komplizierter intraabdominaler Infektionen, akuter Pyelonephritis und komplizierter Harnwegsinfektionen. Ceftolozan wirkt bakterizid über eine Hemmung der Zellwandsynthese und ist wirksam gegen verschieden Gram-negative wie Gram-positive Keime. Die empfohlene Dosis für Patienten mit normaler Nierenfunktion (Kreatinin-Clearance > 50 ml/min) ist 1g Ceftolozan / 0,5 g Tazobactam alle 8 h als einstündige intravenöse Infusion. Eine Dosisanpassung ist bei mittlerer bis schwerer Niereninsuffizienz und bei Dialysepatienten notwendig. Daher ist Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) zur Erhöhung der Therapiesicherheit- und Effizienz empfehlenswert. Im Institut für Klinische Pharmakologie wird ein Messverfahren zur Bestimmung von Ceftolozan in Patientenplasma mittels HPLC-UV entwickelt und validiert. Auf die simultane Bestimmung von Tazobactam wird verzichtet, da es aufgrund seiner vernachlässigbaren antimikrobiellen Aktivität keinen direkten Einfluss auf den therapeutischen Erfolg hat. Nach Abschluss der Validierung steht das Verfahren zur routinemäßigen Messung in Patientenproben zur Verfügung.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Das Aminopenicillin Ampicillin sowie die beiden Zweitgenerations-Cephalosporine Cefuroxim und Cefotaxim besitzen einen hohen Stellenwert in der klinischen Initialtherapie von Infektionen. Sie wirken bakterizid. Durch Anlagerung des Beta-Laktam-Ringes an das aktive Zentrum des Enzyms D-Alanin-Transpeptidase, welches die Vernetzung der Peptidoglycane katalysiert, wird die Neusynthese der bakteriellen Zellwand irreversibel gehemmt. Die Antibiotika wirken bakterizid gegenüber einem erweiterten Spektrum gram-positiver und –negativer Erreger. Die pharmakodynamische Wirkung ist an eine Antibiotikakonzentration deutlich oberhalb der Minimalen Hemmkonzentration während des Applikationsintervalls gebunden. Als Folge einer gesteigerten renalen Clearance, physiko-chemischer Interaktionen bei Polypharmakotherapie, Störungen des Elektrolyt- und Wasserhaushaltes u.a. können unzureichend niedrige Blutspiegel auftreten. Das kann zu einem Therapieversagen führen. Aber auch erhöhte Blutspiegel, wie sie beispielsweise infolge einer unzureichenden Dosisanpassung bei schwerer Niereninsuffizienz auftreten, können zur paradoxen Situation des Eagle-Effekt führen. Dabei handelt es sich um einen Wirkungsverlust vor allem gegenüber gram-positiven Kokken. Zur Optimierung der Therapiesicherheit und -effizienz in der klinischen Praxis werden analytische Verfahren zur Bestimmung der Antibiotika entwickelt. Aus den erhaltenen Blutspiegeln sollen Schlussfolgerungen zu optimalen therapeutische Bereichen und Dosierungsempfehlungen für verschiedene Patientengruppen abgeleitet werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Infektionen, die sich gegen eine Therapie mit gängigen Antibiotika als resistent erweisen, zeigen eine steigende Inzidenz. Daher ist der Einsatz von Reseveantibiotika zunehmend notwendig, insbesondere auch bei Patienten unter intensivmedizinischer Behandlung. Fosfomycin ist ein Breitspektrum-Antibiotikum mit Aktivität gegen Gram-negative wie auch gegen Gram-positive Keime. Es ist strukturell nicht verwandt mit anderen Antibiotika und zeigt daher keine Kreuzresistenzen. Es handelt sich um ein kleines, polares Molekül, das nur unwesentlich metabolisiert wird und hauptsächlich über die Nieren eliminiert wird. Daher ist es insbesondere bei Intensivstationspatienten, bei denen mit stark schwankender Nierenfunktion gerechnet werden muß und bei denen häufig Nierenersatztherapien wie Hämofiltration oder Hämodialyse angewendet werden, schwierig, eine individuell angepasste Dosierung zu ermitteln. Ziel dieses Projekts ist es, ein Messverfahren für Fosfomycin im Blutplasma mittels Flüssigchromatographie gekoppelt an massenspektrometrische Detektion (LC-MS/MS) zu entwickeln. Im Fokus der Methodenentwicklung steht dabei eine schnelle und einfache Probenaufbereitung und eine präzise Quantifizierung von Fosfomycin, um den Anforderungen der Arzneimittelbestimmung zur Therapieoptimierung (Therapeutical Drug Monitoring, TDM) gerecht zu werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Erhöhte Konzentrationen von asymmetrischem Dimethylarginin (ADMA) sind mit diversen kardiovaskulären Krankheitsbildern assoziiert. Der Abbau von ADMA erfolgt im Organismus über enzymatische Hydrolyse zu Citrullin und Dimethylamin über das Enzym DDAH, durch direkte renale Exkretion oder über die noch wenig untersuchte Transaminierung zu Alpha-keto-delta-(NG,NG-dimethylguanidino)valeriansäure (DMGV) über das Enzym AGXT2. Um diese enzymatische Transaminierung von ADMA zu untersuchen und seinen Einfluss auf ADMA Konzentrationen und damit auf das kardiovaskuläre Erkrankungsrisiko zu bestimmen, ist eine quantitative Bestimmungsmethode von DMGV in biologischen Matrices notwendig. Die quantitative Bestimmung von DMGV in biologischen Matrices soll mittels LC-MS/MS erfolgen. Dabei muss aufgrund der sehr ähnlichen Molekülstrukturen und damit ähnlichen massenspektrometrischen Eigenschaften eine ausreichende chromatographische Trennung von DMGV und ADMA erreicht werden. Da DMGV und ein isotopenmarkierter interner Standard nicht kommerziell erhältlich sind, ist eine chemische Synthese dieser Substanzen für die Kalibrierung und den stabilen Messbetrieb notwendig. Die Methodenentwicklung und Validierung erfolgt zunächst für Plasma und Urin. Anschließend soll das Verfahren auf andere Matrices wie Zellkulturmedium und Gewebeproben erweitert werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Die Zunahme der Multiresistenz bei gramnegativen Erregern stellt ein enormes therapeutisches Problem dar. Colistin (Polymyxin E) ist ein basisches Polypeptid-Antibiotikum, das wirksam gegen Gram-negative Bakterien ist. Aufgrund verschärfter Resistenzlagen gegenüber klassischen Antibiotika wird es wieder verstärkt in der Therapüie angewandt. Wegen nephro- und neurotoxischen Nebenwirkungen wurde die Substanz bisher überwiegend nur inhalativ in Form des besser verträglichen Prodrugs Colistinmethansulfat  (CMS) und enteral mit der Indikation Darmdekontamination als Colistinsulfat appliziert. Ziel ist es jetzt, CMS auch intravenös zur Therapie bei Sepsis und schweren Organfunktionsstörungen intensivmedizinisch einzusetzen. CMS selbst ist antibiotisch inaktiv und wird im Körper über mehrere Zwischenstufen zu Colistin hydrolysiert. Colistin selbst besteht aus 2 Hauptkomponenten, Colistin A und Colistin B, die mehr als 85% der Gesamtaktivität von Colistin ausmachen. Zur Beurteilung der therapeutischen Effizienz ist es daher notwendig, diese beiden Spezies quantitativ im Blutplasma zu bestimmen und zur Gesamtcolistinkonzentration zu addieren. Zusätzlich ist es sinnvoll, CMS im BLutplasma zu bestimmen, um den Pool an noch nicht zu Colistin hydrolysiertem Prodrug festzustellen.
Ziel des Projekt ist es, Blutspiegelwerte von Colistin A und B und CMS von septischen Patienten in inztensivmedizinischer Versorgung zu messen. Mittels dieser Werte sollen therapieunterstützende Empfehlungen zur Dosierung erfolgen (therapeutisches Drug Monitoring, TDM). Darüberhinaus sollen gerelle Dosisempfehlungen für Patienten mit Niereninsuffizinez entwickelt werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Echinocandine sind semi-synthetische Lipo-Peptide, die die Glucansynthese von Pilzen hemmen und damit als Antimykotika einsetzbar sind. Klinisch etablierte Vertreter dieser Gruppe sind Caspofungin und neuerdings Anidulafungin und Micafungin. Sie werden zur Behandlung von systemischen Pilzinfektionen, insbesondere solcher mit Azol-Antimykotika-Resistenz, eingesetzt. Therapeutische Erfahrungen mit diesen Substanzen sind bis heute begrenzt, Blutspiegelwerte zur Therapiekontrolle werden kaum erhoben. Des weiteren ist für diese Substanzgruppe ein paradoxer Zusammenhang zwischen Konzentration und antimykotischer Wirksamkeit beschrieben, der bei stark erhöhten Konzentrationen zu nachlassender Aktivität führt, dem sogenannten Eagle-Effekt. Zur Erforschung des Eagle-Effekts in der klinischen Praxis, der Erhöhung der Therapiesicherheit und zur Verbesserung der Therapieeffizienz sollen im Institut für Klinische Pharmakologie regelmäßige therapiebegleitende Blutspiegelbestimmungen (Therapeutic Drug Monitoring, TDM) durchgeführt werden. Dazu müssen quantitative Bestimmungsverfahren für alle drei Vertreter der Echinocandine in Blutplasma entwickelt werden und in die analytische Routine überführt werden. Aus den erhaltenen Blutplasmaspiegeln sollen therapeutische Bereiche und Dosierungsempfehlungen für verschiedene Patientengruppen erarbeitet werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Nach akutem Gefäßverschluss der hirnzuführenden Gefäße kommt es zu einem raschen Verbrauch an energieliefernden Substraten und einem sekundären Progress der Gewebsschädigung durch eine pathophysiologische Kaskade der inflammatorischen Reaktion und oxidativen Stress. Im Rahmen von klinischen Studien sollen wichtige Marker und Mediatoren der Inflammationsantwort, des Endothelzellschadens und der Blut-Hirn-Schranken-Störung bestimmt werden. Insbesondere die Rolle von ADMA und SDMA beim ischämischen Schlaganfall soll untersucht werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Das klinische Bild der Sepsis ist u.a. durch die endogene Freisetzung von vasodilatatorischen Effektormolekülen gekennzeichnet, die für die charakteristische Hypotension verantwortlich sind. Eines dieser Effektormoleküle ist Kynurenin. Ein erhöhter Kynureninspiegel triggert die Bildung von zyklischem Adenosinmonophosphat und zyklischem Guanosinonophsopshat, welche ihrerseits die Gefäßrelaxation einleiten. Kynurenin wird aus der essentiellen Aminosäure Tryptophan über mehrere Schritte hergestellt. Das Schlüsselenzym ist dabei die Indoleamin-2,3-dioxygenase (IDO), deren Aktivität durch proinflammatorische Substanzen wie Interferon-gamma oder Lipopolysaccharide induziert werden kann. Ziel des Projekts ist es, ein sensitives, selektives und präzises Messverfahren für die simultane quantitative Bestimmung von Tryptophan und Kynurenin in Blutplasma und Zellkulturüberstand zu entwickeln. Das Verfahren soll auf der Flüssigkeitschromatographie mit gekoppelter massenspektrometrischer Detektion beruhen und, um optimale Präzision zu erreichen, mit stabilen isotopen markierten internen Standards arbeiten. Mit diesem Verfahren können in der Folge verschiedene inflammatorische Szenarien auf ihre induzierende Wirkung der IDO untersucht werden.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Asymmetrisches Dimethylarginin (ADMA) gilt als kardiovaskulärer Risikofaktor. Insbesondere eine endotheliale Dysfunktion kann zu veränderten ADMA-Plasmaspiegeln führen. Neuere Untersuchungen weisen darauf hin, dass auch die zerebrale ADMA-Konzentration Veränderungen unterliegt, beispielsweise bei neurodegenerativen Erkrankungen. Da die Hirnhomöstase zu einem überwiegenden Anteil durch Astrozyten reguliert wird, die etwa 90 % aller Zellen des zentralen Nervensystems ausmachen, soll untersucht werden, welchen Beitrag sie zum zerebralen ADMA-Stoffwechsel leisten. Dabei werden ADMA-Konzentrationen in Astrozytenkulturen in Abhängigkeit von Alter und Stressbedingungen gemessen, sowie typische ADMA-Abbauprodukte wie Citrullin und α-Keto-δ-(N(G),N(G)-dimethylguanidino)valeriansäure bestimmt. Weiterhin werden wichtige Synthese- und Abbauenzyme mit verschiedenen molekularbiologischen Methoden untersucht wie Westernblotting und RT-PCR. Darüberhinaus soll überprüft werden, ob die Blockade sowie die Überexpression typischer ADMA-Metabolisierungsproteine zu veränderten astrozytären ADMA-Konzentrationen führt.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Die Konzentration von asymmetrischem Dimethylarginin (ADMA), einem endogenen Inhibitor der NO-Synthase, ist bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung erhöht. Der mögliche Beitrag einer perkutanen koronaren Intervention mit Stent-Implantation auf die ADMA-Spiegel bei Patienten mit koronarer Herzerkrankung ist bislang noch nicht untersucht worden. In Kooperation mit Herrn Prof. Dr. E. Sulyok, Universität Pecs, Ungarn, ist geplant, bei 30 Patienten ADMA im Verlauf nach einer Stent-Implantation im Vergleich zu einer Kontrollgruppe zu untersuchen.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Altern ist ein unabhängiger bedeutender Risikofaktor für die Entwicklung atherosklerotischer kardiovaskulärer Erkrankungen. Es konnte gezeigt werden, dass die Telomerenlänge im Blut zirkulierender Leukozyten das biologische Altern der Gefäßwand wiederspiegelt.

Telomere bestehen aus einem nicht-nukleosomalen DNA/Protein Komplex und bilden die Enden der Chromosomen. Sie erfüllen wichtige Funktionen bei der Konservierung der genomischen Integrität und in der Mechanik der Zellteilung. Mit jeder Zellteilung werden die Telomere verkürzt. Unterschreiten die Telomere eine kritische Länge, kann sich die Zelle nicht mehr weiter teilen. Dieser Verlust der Telomerintegrität stellt nach heutiger Ansicht den Trigger für das Seneszensprogramm dar. Asymmetrisches Dimethylarginin (ADMA) ist ein endogener Inhibitor der Stickstoffmonoxid Synthase, und gilt als neuer kardiovaskulärer Risikofaktor. Wir haben kürzlich gezeigt, dass ADMA den Prozess der Telomerenverkürzung in kultivierten humanen Endothelzellen beschleunigt. Es wäre also möglich, dass eine Erhöhung der ADMA-Konzentration zur Kürzung der Telomerenlänge bei Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen beiträgt. In diesem Projekt wird der Frage nachgegangen, ob eine Korrelation zwischen Telomerenlänge und ADMA-Konzentration bei Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen besteht

Projekt im Forschungsportal ansehen

Bei Niereninsuffizienz ist häufig eine Dosisanpassung der Arzneistoffe erforderlich, gerade bei älteren Menschen. Deshalb ist die Bestimmung der Nierenfunktion in der klinischen Medizin von großer Bedeutung. Die Diagnose der Nierenfunktionseinschränkung wird dadurch erschwert, dass reliable Marker der glomerulären Filtrationsrate (GFR) fehlen. Der Goldstandard, eine Insulin Clearance, ist aufwändig und teuer. In der klinischen Praxis wird deshalb Serum-Kreatinin bestimmt. Schätzungen der Kreatinin Clearance mittels Cockroft-Gault zeigen beträchtliche inter-individuelle Variabilität verbunden mit Muskelmasse, Proteinzufuhr, Alter und Geschlecht. Das Strukturisomer des kardiovaskulären Risikofaktors ADMA, SDMA, wird streng renal eliminiert. In mehreren Studien konnte bislang gezeigt werden, dass der Plasma-SDMA-Spiegel sehr gut mit der geschätzten GFR korreliert. In weiteren Studien soll untersucht werden, ob SDMA ein nützlicher Parameter sein könnte, um Patienten in sehr frühen Stadien der chronischen Nierenerkrankung zu identifizieren.

Projekt im Forschungsportal ansehen

Bestimmung der Endothelfunktion nach Applikation von Arzneimitteln an Probanden und Patienten

Projekt im Forschungsportal ansehen

In einer doppelt-blinden cross-over plazebo-kontrollierten klinischen Pilotstudie wird an 8 männlichen Probanden die Verträglichkeit von intravenösem ADMA und die Wirkung auf das zerebrale Gefäßsystem untersucht.

Projekt im Forschungsportal ansehen

In Zellkulturen bewirkte Homocystein eine vermehrte Alterung der Zellen mit beschleunigter Telomerenverkürzung. Beide Effekte wurden durch Behandlung mit Catalase aufgehoben. Dies zeigt, dass in der Zelle ein variabler intrazellulärer Redoxstatus vorliegt. Untersuchungen haben ergeben, dass Aspirin eine direkte endothelprotektive Wirkung hat, die unabhängig von der Hemmung der Thrombozytenfunktion auftritt. Aspirin induziert die endotheliale Expression von Ferritin und Hämoxygenase-1. Diese antioxidativen Proteine erhöhen die Resistenz des Endothels gegenüber oxidativem Stress.Dies führte zu der Fragestellung: Kann Aspirin die Zellalterung verhindern?

Projekt im Forschungsportal ansehen

Die Bildung von Stickstoffmonoxid (NO) im Gefäßendothel spielt eine wichtige Rolle für die physiologischen Funktionen der Gefäßwand. NO bewirkt eine endothelabhängige Vasodilatation, es hemmt die Adhäsion und Aggregation von Thrombozyten, es hemmt Zellproliferation und Radikalbildung in der Gefäßwand. Die als "endotheliale Dysfunktion" bezeichnete Einschränkung der NO-vermittelten Vasodilatation bei Patienten mit Hypercholesterinämie und anderen kardiovaskulären Störungen läßt sich interessanterweise durch Gabe von L-Arginin (der biochemischen Vorstufe von NO) aufheben, obwohl die Plasmakonzentration von L-Arginin (50 - 100µM) deutlich über der Michaelis-Menten-Konstante der gereinigten NO-Synthase (2µM) liegt. Dieses als L-Arginin-Paradox bezeichntete Phänomen könnte durch das Vorhandensein eines endogenen Inhibitors der NO-Synthase zu erklären sein. In der Tat wurden methylierte Analoge von L-Arginin als endogen vorkommende Inhibitoren der NO-Synthase beschrieben: die größte Bedeutung kommt dabei dem asymmetrischen Dimethylarginin (ADMA) zu. Es liegt in etwa 10fach höherer Konzentration vor als NG-Monomethyl-L-Arginin (L-NMMA) und deshalb hat sich das Interesse auch auf ADMA fokussiert. Die erste Erkrankung, bei der eine erhöhte Konzentration von ADMA impliziert wurde, war Niereninsuffizienz. Die Idee war unkompliziert: da über die Nieren kein ADMA mehr ausgeschieden werden konnte, kam es zu einem Anstieg von ADMA im Plasma und somit zur Hemmung der NO-Synthese mit nachfolgenden kardiovaskulären, neurologischen und weiteren Effekten. Wir konnten kürzlich in einer Studie an Dialysepatienten zeigen, daß ADMA ein starker und unabhängiger Prediktor für Mortalität und kardiovaskuläre Ereignisse ist. Somit kann ADMA als unabhängiger Risikofaktor für kardiovaskuläre Erkrankungen bei chronischer Niereninsuffizienz bezeichnet werden. ADMA wird durch Methylierung von Argininresiduen in Proteinen synthetisiert und freigesetzt, wenn die Proteine hydrolysiert werden. ADMA entsteht in vielen Zelltypen, auch in Endothelzellen, und wird über den Urin oder durch Metabolisierung ausgeschieden. ADMA kann durch das Enzym Dimethylarginin-Dimethylaminohydrolase (DDAH) zu Citrullin und Dimethylamin abgebaut werden. Das bedeutet, daß die Plasmakonzentrationen von ADMA nicht nur durch die renale Funktion, sondern auch durch die DDAH-Aktivität beeinflußt werden. Dies wird auch dadurch deutlich, daß ADMA mit der Ereignisrate von akuten kardiovaskulären Ereignissen bei Patienten ohne eingeschränkte Nierenfunktion signifikant korrelierte. Es ist also möglich, daß eine DDAH-Dysfunktion der primäre Mechanismus sein könnte, der einer erhöhten ADMA-Plasmakonzentration ursächlich ist. Die Untersuchung der Bedeutung von ADMA und seinen Abbauprodukten Citrullin und Dimethylamin als Indexparameter der DDAH-Aktivität bei verschiedenen Krankheitsbildern, aber auch in Zellkultur, bilden den Schwerpunkt des Instituts für Klinische Pharmakologie. Desweiteren steht die pharmakologische Beeinflussung der erhöhten ADMA-Plasmakonzentrationen im Mittelpunkt.

Projekt im Forschungsportal ansehen