Pregledni œlanki - Review Articles Zdravila v noseœnosti I: Prenos uœinkovin skozi placento Drugs in pregnancy I: Drug transport across the placenta Matej Avanzo, Alenka Øavc, Mojca Kerec Kos Povzetek: Placenta ali posteljica je visoko specializiran organ v noseœnosti, ki omogoœa normalno rast in razvoj ploda. Predstavlja vez med materjo in plodom, hkrati pa deluje kot polprepustna membrana med njunima krvnima obtokoma. Skoraj vsaka uœinkovina, ki je prisotna v krvnem obtoku matere, lahko skozi placento preide v krvni obtok ploda, vendar v razliœnem obsegu in razliœno hitro. Poznavanje mehanizmov prenosa uœinkovin skozi placento pomaga pri odloœitvah o odmerjanju zdravil noseœnicam z namenom zmanjøati izpostavljenost ploda potencialno toksiœnim koncentracijam uœinkovin. Po drugi strani je transplacentarni prenos uœinkovin pomemben pri zagotovitvi terapevtskih koncentracij uœinkovin v krvnem obtoku ploda. Kjuœne besede: placenta, plod, placentarna membrana, prenos uœinkovin Abstract: Placenta is a highly specialized organ developed in pregnancy that supports normal growth and development of the fetus. It represents a connection between a mother and the fetus, but at the same time it acts as a semi permeable membrane between their blood circulations. Almost every active substance in maternal blood circulation can cross placenta and enter into fetal blood circulation, but in different extent and rate. The knowledge on mechanisms of active substance transfer across placenta enables making decisions about dosage regimes for pregnant women and minimizes fetal exposure to potentially toxic concentrations of active substances. On the other hand, the placental transfer of active substances into fetal blood circulation is decisive when therapeutic concentrations of the substances are necessary in fetal blood. Keywords: placenta, fetus, placental membrane, drug transport 1 Uvod Glavna naloga placente je prenos hranil in kisika iz krvnega obtoka matere v krvni obtok ploda ter odstranjevanje odpadnih produktov iz krvnega obtoka ploda. Placenta ima tudi pomembno vlogo pri sintezi hormonov, peptidov in steroidov, ki so kljuœni za uspeøno noseœnost (1, 2, 3). Uœinkovine, prisotne v materinem krvnem obtoku, lahko v razliœnem obsegu in razliœno hitro prehajajo placento. Nekatere uœinkovine prehajajo placento hitro ter so prisotne v krvnem obtoku matere in ploda v signifikantnih koncentracijah (t.i. popolni prenos). Doloœene uœinkovine ne prehajajo placente popolno, zato je njihova koncentracija veœja v krvnem obtoku matere. Le omejeno øtevilo uœinkovin doseæe veœjo koncentracijo v plodovem krvnem obtoku (4). 2 Anatomija placente Placenta œloveka je hemohorialni tip placente, pri kateri je tkivo ploda v direktnem stiku z materino krvjo (5). Placenta je sestavljena iz 20-40 osnovnih anatomskih enot, imenovanih kotiledoni, ki vsebujejo posamezne vaskularne enote - viluse. Vilus je razvejan pleteæ kapilar, skozi katerega prehajajo snovi iz materine krvi na plod in obratno. Materina kri priteœe v kotiledone skozi arterije endometrija, kroæi med razvejanimi vilusi in se vrne v materin krvoæilni sistem po endometri-jskih venah (3). Plodova kri priteœe v placento skozi dve popkovni arteriji, ki preideta v arterije horionske ploøœe, arterije vilusov in kapi- lare, ter se bogata s kisikom in drugimi snovmi vrne po popkovni veni v plod (slika 1) (5). Slika 1: Lega placente v maternici. Preko placente se med materino in plodovo krvjo izmenjujejo hranila, odpadne snovi in plini (6). Figure 1: Location of the placenta in uterus. In the placenta nutrients, wastes, and gases are exchanged between the maternal and the fetal blood (6). Matej Avanzo, mag. farm., Lek farmacevtska druæba d.d., Verovøkova 57, 1526 Ljubljana, Slovenija Alenka Øavc, mag. farm., Lek farmacevtska druæba d.d., Verovøkova 57, 1526 Ljubljana, Slovenija dr. Mojca Kerec Kos, mag. farm., Fakulteta za farmacijo, Aøkerœeva 7, 1000 Ljubljana, Slovenija 198 farm vestn 2005; 56 Zdravila v noseœnosti I: Prenos uœinkovin skozi placento Kapilare vilusov, po katerih teœe plodova kri, nudijo veliko povrøino, in tam se vrøi glavni transplacentarni prenos med materjo (njena kri obliva viluse) in plodom (njegova kri teœe po kapilarah vilusov). Na preœnem prerezu veje vilusa je vidna zgradba placentarne membrane (slika 2), ki predstavlja bariero za transplacentarni prenos. To sestavljajo sinciciotrofoblasti, citotrofoblasti in endotelij plodovih kapilar. Po pribliæno 10. tednu noseœnosti se prepustnost placentarne membrane moœno zveœa predvsem kot posledica tanjøanja plasti sinciciotro-foblastov ter razpada citotrofoblastov (1). Slika 2: Shematski prikaz placentarne membrane med krvjo matere in ploda. ST- sinciciotrofoblast; CT- citotrofoblast; PK - plodova kapilara (2). Figure 2: Schematic presentation of placental membrane between maternal and fetal blood. ST-syncytiotrophoblast; CT- cytotophoblast; PK - fetal capillary (2). 3 Mehanizem prenosa uœinkovin Uœinkovine lahko prehajajo placento s pasivno difuzijo, olajøano difuzijo, aktivnim prenosom, fagocitozo in pinocitozo. Fagocitoza in pinoc-itoza nimata pomembnega vpliva pri prehodu uœinkovin skozi placen-to, ker potekata prepoœasi. 3.1 Pasivna difuzija Pri pasivni difuziji poteka prenos uœinkovin skozi placento v smeri koncentracijskega gradienta. Koliœina preneøene uœinkovine je odvisna od koncentracije uœinkovine v materinem obtoku, njenih fizikalno-kemijskih lastnosti in lastnosti placentarne membrane. Prenos hidrofilnih uœinkovin je omejen s permeabilnostjo placente, medtem ko je pri lipofilnih uœinkovinah kljuœnega pomena prekrvavljenost placente. Pasivna difuzija skozi placento je odvisna tudi od povrøine, kjer poteka prenos (3,4–12,6 m2), in debeline placentarne membrane (4–100 µm). Pri transplacentarnem prehodu ima pomembno vlogo tudi vezava uœinkovin na plazemske proteine, saj uœinkovine prehajajo membrano øele ob loœitvi od proteina. V noseœnosti lahko fizioloøki ter nekateri patoloøki procesi spremenijo koncentracijo proteinov v plazmi (1, 4). S pasivno difuzijo najlaæje prehajajo lipofilne uœinkovine z majhno molekulsko teæo, ki so neionizirane. Molekule, ki imajo molekulsko teæo veœjo od 500 Da, nepopolno prehajajo skozi placento, medtem ko molekule z molekulsko teæo veœjo od 1000 Da placente skoraj ne prehajajo. Veœina uœinkovin ima molekulsko teæo manjøo od 500 Da. Pomemben faktor pri prehodu uœinkovin skozi placento je tudi topnost v lipidih. V nasprotju s hidrofilnimi, lipofilne uœinkovine hitreje prehajajo placento. Veœina uœinkovin je øibkih kislin ali baz in disociirajo pri fizioloøkem pH. V ionizirani obliki uœinkovine ne morejo prehajati membrane placente. V normalnih pogojih je pH krvi ploda za 0,1 enote niæji kot pri materi in ta majhna razlika nima pomembnega vpliva na ion-izacijo uœinkovine ter s tem na njen prehod skozi placento. V doloœenih primerih (npr. fiziœni napor) pa lahko pH plodove krvi znatno pade in posledica je zmanjøan prenos baziœnih uœinkovin iz krvnega obtoka ploda v krvni obtok matere ter zveœanje koncentracije teh uœinkovin v plodu (1, 4). 3.2 Olajøana difuzija Olajøana difuzija poteka v smeri koncentracijskega gradienta ob prisotnosti prenaøalca. Ta mehanizem naj bi bil pomemben za prenos ogljikovih hidratov, hormonov ter nukleozidov. Ima manjøi pomen pri prenosu uœinkovin skozi placento, saj je bila olajøana difuzija uœinkovin v sinciciotrofoblaste opaæena le pri cefaleksinu in glukokortikoidih (1, 4). 3.3 Aktivni prenos Aktivni prenos skozi placento poteka ob hidrolizi ATP ali z energijo shranjeno v transmembranskem elektrokemijskem gradientu Na+, Cl-in H+ ionov. Prenos poteka z ustreznimi prenaøalci, ki se nahajajo na materini (apikalni) ali plodovi bazolateralni (bazalni) strani placentarne membrane in so odgovorni za prehod uœinkovin v ali iz sinciciotro-foblasta (preglednica 1). 4 Presnova v placenti Med prehodom skozi placento se uœinkovina lahko tudi presnavlja, kar vpliva na koliœino uœinkovine, ki se pojavi v plodovi krvi (1). Øtevilo encimov in njihova substratna specifiœnost je v placenti v primerjavi z encimi jeter zelo omejena. Dozorela jetra ploda lahko presnavljajo substance boljøe kakor placenta (5, 7). Med encimi faze I prevladujejo v placenti encimi citokrom P450 (CYP). Njihova ekspresija je v placenti regulirana drugaœe kakor v jetrih (1, 7). Vrsta in koliœina encima je odvisna od fizioloøkega stanja matere in trajanja noseœnosti. V sploønem je ekspresija CYP najveœja v prvem trimeseœju noseœnosti, ko je plod najbolj obœutljiv na uœinke teratogenov, CYP1A1 pa se npr. aktivira ob kajenju v prvem trimeseœju noseœnosti (1). Izmed encimov metabolne faze II najdemo v placenti glutation-S-transferazo, ki je aktivna skozi celotno obdobje noseœnosti, epoksid hidrolazo in sulfoniltransferazo (1, 7). 5 Tehnike spremljanja prenosa skozi placento Jemanje zdravil med noseœnostjo lahko deluje økodljivo na plod, zato so zelo pomembne raziskave prehoda uœinkovin skozi placento. Ker so »in vivo« poskusi na noseœnicah zaradi potencialne nevarnosti za plod etiœno sporni, razen v primerih direktne koristi za plod, so razvili »in vitro« metode za prouœevanje transplacentarnega prehoda spojin. Te metode odstranijo vpraøanje etiœnosti, s katerim se sreœamo pri »in vivo« øtudijah na noseœnicah, a ne upoøtevajo vseh fizioloøkih in farm vestn 2005; 56 Pregledni œlanki - Review Articles Preglednica 1: Pomembnejøi placentarni prenaøalci, njihova funkcija, lokalizacija in substrati (1). Table 1: Major placental transporters, their function, localization and substrates (1). AKTIVNI PRENAØALEC FIZIOLOØKA FUNKCIJA V PLACENTI LOKALIZACIJA V PLACENTI SUBSTRATI P-glikoprotein (PGP) prenos hidrofobnih kationskih spojin od ploda do matere apikalni sinciciotrofoblast digoksin, ciklosporin, sakvinavir, vinkristin, vinblastin, paklitaksel, deksametazon, terfenadin, loperamid ondansetron Multidrug resistance protein 1 (MRP1) prenos glutationa, sulfatov in konjugatov glukoronida od ploda do matere kapilarne endotelijske celice, bazalni sinciciotrofoblast metotreksat, etopozid, vinkristin, vinblastin, cisplatin, Multidrug resistance protein 2 (MRP2) prenos glutationa, sulfatov in konjugatov glukoronida od ploda do matere apikalni sinciciotrofoblast etopozid, cisplatin, ampicilin, doksorubicin, vinkristin, vinblastin, metotreksat, Multidrug resistance protein 3 (MRP3) prenos anionskih konjugatov od ploda do matere kapilarne endotelijske celice, bazalni sinciciotrofoblast metotreksat, etopozid Breast cancer resistant protein (BCRP) neznana verjetno apikalna membrana topotekan, mitoksantron, doksorubicin Serotoninski prenaøalec (SERT) in noradrenalinski prenaøalec (NET) prenos serotonina in dopamina apikalni sinciciotrofoblast amfetamini Ekstraneuralni monoaminski prenaøalec (OCT3) prenos serotonina, dopamina, noradrenalina in histamina verjetno bazalni sinciciotrofoblast amfetamini, cimetidin Monokarboksilatni prenaøalec (MCT) prenos laktata in piruvata od ploda do matere apikalni in verjetno tudi bazalni sinciciotrofoblast valprojska kislina Dikarboksilatni prenaøalec (NaDC3) prenos sukcinata in a-ketoglutarata od matere do ploda apikalni sinciciotrofoblast niso znani Natrijev / multivitaminski prenaøalec (SMVT) prenos biotina in pantotenata od matere do ploda apikalni sinciciotrofoblast karbamazepin biokemiœnih parametrov matere, ploda in placente. Pri teh metodah lahko preuœujemo transplacentarni prenos snovi s pomoœjo preœiøœenih, po porodu pridobljenih placent. Za øtudij prenosa substance iz materine krvi v sinciciotrofoblastne celice in za øtudij metab-olizma v placenti se lahko uporabijo tudi rezine placente, secirano sin-ciciotrofoblastno tkivo, membranski vezikli vilusov ali subceliœne frakcije (mikrosomi) (1, 5). Za nekatere raziskave so bolj primerne tkivne in celiœne kulture, s katerimi lahko prouœujejo vplive snovi na regulacijo receptorjev placente. Za ta namen se uporablja primarne tro-foblastne kulture in trajne celiœne linije (BeWo, JAr, JEG) pridobljene iz œloveøkega horiokarcinoma (5). Veliko podatkov o uœinkih zdravil med noseœnostjo izhaja iz »in vivo« øtudij na æivalih. Placentarni prenos se v teh øtudijah ugotavlja iz razmerja koncentracij uœinkovine v plodovi in materini krvi ter s pomoœjo oœistkov mater/plod in plod/mater. Ti se izraœunajo iz istoœasno vzetih vzorcev krvi matere in ploda, vzete iz popkovnih æil takoj po porodu (5, 8). Druge dostopne informacije so øe koncentracijsko razmerje tekoœin plod/amnijska tekoœina in mater/amnijska tekoœina, iz vzorca placente po porodu pa øe razmerja plod/placenta in mater/placenta (1). Omenjena razmerja kaæejo na skladiøœenje in kopiœenje uœinkovine v amnijski tekoœini, kar nakazuje transplacen-tarni prenos uœinkovine in plodovo eliminacijo v amnijsko tekoœino (5). Zaradi anatomskih in funkcionalnih razlik med sesalskimi placentami rezultati teh øtudij pogosto niso direktno prenosljivi na œloveka, a so v nekaterih primerih dobili dobro korelacijo med rezultati »in vitro« metod ter »in vivo« testi na primatih. Pomemben vir informacij o varnosti uporabe zdravil med noseœnostjo so tudi poroœila o neæelenih uœinkih pri posameznih noseœnicah (case reports). Problem pri teh poroœilih je le, da je teæko direktno povezati neko uœinkovino z neæelenim uœinkom. Vendar œe se za posamezno uœinkovino pojavi veœ takønih poroœil, to nakazuje na njeno økodljivost za plod (9). Ameriøka agencija za hrano in zdravila Food and drug administration (FDA) in pa Evropska agencija za zdravila European Medicines Agency (EMEA) skuøata uvesti tudi bolj organizirano poroœanje neæe-lenih uœinkov pri noseœnicah in pa spodbujata industrijo k oblikovanju registrov noseœnic, kjer se identificira noseœnice, ki jemljejo doloœeno zdravilo in potem se pri njih opazuje izid noseœnosti (9, 10). 6 Uporaba zdravil v noseœnosti Na sploøno velja, da se v noseœnosti skuøamo œim bolj izogniti zdravljenju z zdravili, vendar lahko noseœe æenske akutno zbolijo (npr. dobijo pljuœnico) ali pa imajo neko kroniœno obolenje (npr. astmo, hipertenzi-jo, epilepsijo, od inzulina odvisno sladkorno bolezen, motnjo delovanja øœitnice), ki lahko brez zdravljenja predstavlja preveliko tveganje za zdravje in v teh primerih je smiselna uporaba zdravil. V raziskavi (11), ki so jo izvedli v Franciji, Italiji, Veliki Britaniji in na Nizozemskem, so 1134 mater, ki so rodile zdrave otroke, vpraøali o uporabi zdravil v prvem trimeseœju noseœnosti. V povpreœju je 36,2% mater v tem obdobju uporabilo vsaj eno zdravilo, brez upoøtevanja vitaminov in mineralov. V veœini primerov so bila zdravila namenjena akutnemu zdravljenju, najpogosteje pa so bila uporabljena zdravila za sistemsko zdravljenje bak- 200 farm vestn 2005; 56 Zdravila v noseœnosti I: Prenos uœinkovin skozi placento terijskih infekcij ter antiemetiki. V Franciji pa so v raziskavi (12), ki je zajela 1000 noseœnic, ugotovili, da je 99% noseœnic v celotnem obdobju noseœnosti prejelo vsaj eno zdravilo na recept in v povpreœju so zdravniki predpisali 13,6 zdravil na noseœnico. Upoøtevali so vsa zdravila, ki se v Franciji lahko predpiøejo na recept, tudi vitamine, minerale in homeopatske pripravke. Poraba zdravil je najmanjøa v prvem trime-seœju noseœnosti in naraøœa s starostjo noseœnice (10, 12). Zaradi pomanjkanja podatkov o varnosti uporabe zdravil med noseœnos-tjo, se noseœnicam navadno predpisujejo zdravila, ki so æe daljøe obdobje prisotna na træiøœu in jih v tem œasu niso povezali z resnimi zapleti pri noseœnicah. Pojavlja se tudi problem pri odmerjanju zdravil. Fizioloøke spremembe telesa, ki se pojavijo v posameznem trimeseœju noseœnosti, vplivajo tudi na farmakokinetiœne procese. Noseœnice imajo poveœan volumen plazme, kar vpliva na delovanje srca in ledvic. Poslediœno je poveœana renalna eliminacija uœinkovin. Zdravniki noseœnicam pogosto zmanjøajo odmerke zdravil, z namenom zaøœititi plod, vendar lahko noseœnice potrebujejo celo veœje odmerke zdravil (10). Nekatere dræave razvrøœajo uœinkovine glede na njihovo varnost uporabe v noseœnosti. FDA deli uœinkovine v pet skupin glede na njihovo sposobnost povzroœanja poøkodb ploda ter glede na vpliv na reprodukcijo in noseœnost (preglednica 2). Pri delitvi uœinkovin v skupine gre za razmerje med koristjo in tveganjem terapije in tako ni nujno, da so uœinkovine v skupini X bolj toksiœne kot uœinkovine v skupini C ali D. Hormonski sistemski kontraceptivi sodijo v skupino X le zato, ker njihova uporaba v noseœnosti ni smiselna. Nekatere uœinkovine pa so lahko v skupini C samo zato, ker øtudij na æivali ni bilo opravljenih. FDA se zato zavzema za vpeljavo nove klasifikacije, ki bi œrkovne kategorije zamenjal z bolj podrobnimi opisnimi informacijami, vkljuœujoœ podatke o vplivu uœinkovin na plodnost in dojenje (10). Mednarodno se uporabljata øe dva klasifikacijska sistema in sicer klasifikacijski sistem ADEC (Australian Drug Evaluation Committee) ter FASS klasifikacijski sistem (Swedish Catalogue of Approved Drugs). Oba sistema imata podobne œrkovne kategorije kot FDA sistem, le da FASS sistem nima kategorije X. Od 236 uœinkovin, ki jih najdemo v vseh treh klasifikacijskih sistemih, jih je le 26% razvrøœenih v isto kategorijo. To omejuje uporabnost in zaupanje v klasifikacijske sisteme (13). 7 Sklep Placenta ni uœinkovita bariera za zaøœito ploda pred ksenobiotiki. Skoraj vse uœinkovine prehajajo placento, vendar v zelo razliœnem obsegu in razliœno hitro. Tako rezultati »in vitro« metod kot tudi »in vivo« preizkuøanj na æivalih dajejo informacije o prehodu uœinkovin skozi pla-cento, vendar je to podroœje øe vedno slabo raziskano in pridobljene informacije so pogosto teæko prenosljive na œloveka. Pomanjkanje znanja oteæuje varnejøe in uœinkovitejøe zdravljenja noseœnice in/ali ploda. Ker za nobeno uœinkovino ne moremo z zagotovostjo trditi, da je njena uporaba med noseœnostjo varna, se zdravila v noseœnosti jemljejo le v primerih, ko priœakovana korist opraviœuje tveganje za plod. 8 Literatura 1. Syme MR, Paxton JW, Keelan JA. Drug transfer and metabolism by the human placenta. Clin Pharmacokinet 2004; 43 (8): 487–514. 2. Ganapathy V, Prasad PD, Ganapathy ME et al. Placental transporters relevant to drug distribution across the maternal-fetal interface. J Pharmacol Exp Ther 2000; 294: 413–420. 3. Gude NM, Roberts CT, Kalionis B et al. Growth and function of the normal human placenta. Thromb Res 2004; 114: 397–407. 4. Pacifici GM, Nottoli R. Placental transfer of drugs administered to the mother. Clin Pharmacokinet 1995; 28 (3): 235–269. 5. Sastry BVR. Techniques to study human placental transport. Adv Drug Deliv Rev 1999; 38: 17–39. 6. Adam Health Encyclopedia. 7. St-Pierre MV, Ugele B, Gambling L et al. Mechanisms of drug transfer across the human placenta – A workshop report. Placenta 2002, 23, Supplement A. Trophobl Res 16: 159–164. 8. Unadkat JD, Dahlin A, Vijay S. Placental drug transporters. Curr Drug Metab 2004; 5: 125–131. 9. Note for guidance on the exposure to medicinal products during pregnancy: need for post-authorisation data, EMEA, 2004 10. Meadows M. Pregnancy and the drug dilemma. FDA Consumer magazine 2001; 35 (3) (http://www.fda.gov/fdac/) 11. De Vigan C, De Walle HEK, Cordier S et al. Therapeutic drug use during pregnancy: A comparison in four European countries. J Clin Epidemiol 1999; 52 (10): 977–982. 12. Lacroix I, Damase-Michel C, Lapeyre-Mestre M et al. Prescription of drugs during pregnancy in France. Lancet 2000; 356: 1735–1736. 13. Addis A, Sharabi S, Bonati M. Risk classification systems for drug use during pregnancy. Drug Saf 2000; 23 (3): 245–253. Preglednica 2: FDA razvrstitev uœinkovin glede varnosti uporabe v noseœnosti (10). Table 2: FDA drug classification regarding safety in pregnancy (10). KATEGORIJA DEFINICIJA A Kontrolirane øtudije pri noseœnicah niso dokazale poveœane nevarnosti za abnormalnosti ploda. B Øtudije na æivalih niso dokazale økodljivosti za plod, vendar kontrolirane raziskave na noseœnicah niso bile opravljene. ALI Øtudije na æivalih so dokazale økodljivost za plod, vendar kontrolirane raziskave na noseœnicah økodljivosti za plod niso potrdile. C Øtudije na æivalih so dokazale økodljivost za plod, kontrolirane raziskave na noseœnicah pa niso bile opravljene. ALI Øtudije na æivalih in kontrolirane raziskave na noseœnicah niso bile opravljene. D Kontrolirane ali opazovalne øtudije na noseœnicah so potrdile økodljivost za plod, vendar lahko korist terapije pretehta potencialno nevarnost. X Kontrolirane ali opazovalne øtudije na æivalih ali noseœnicah so potrdile økodljivost za plod. Uporaba uœinkovin je kontraindicirana pri æenskah, ki so ali lahko postanejo noseœe. farm vestn 2005; 56